MİTOKONDRİ ve mtDNA Hasarı Sonucu Oluşan Hastalıklar

Ecren BÜYÜKADA-Afyon Kocatepe Üniversitesi-Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü

Mitokondriler, DNA içeren ökaryotik hücre çekirdeği gibi, kendine özgü DNA bulunduran tek organeldir. (Ökaryotik hücre; kompleks veya birçok hücreden oluşan canlılardır. Zarla çevrili organelleri ve belirgin bir çekirdeği bulunan gelişmiş yapıya sahip hücrelerdir). ⁽³⁾

Mitokondriler, özel boyalarla boyandığında ışık mikroskobuyla görülebilecek kadar büyük organellerdir. Bu yüzden varlıkları 19. y.y’da saptanmasına karşın, işlevinin ne olduğu ancak 1948 yılında anlaşıldı. Hacimsel olarak karaciğer hücresinin yarısını kaplayan sayıca 1000-2000 adet bulunan mitokondriler, daha sonra saf elde edilip detaylı çalışılabilen organellerden birisi oldular. Mitokondriler genellikle uzun, silindirik çubukçuklar şeklindedir. Daha değişik ifadeyle sosise benzeyen organellerdir. Çapları 0,2-1 µm, uzunlukları ise 2 ile 10 µm arasında değişiklik gösterir. Mitokondri, aktivitelerinde önemli rol oynayan, yüksek seviyede özelleşmiş bir çift zarla kaplıdır. Dıştakine dış zar, içtekinde iç zar denir. Mitokondrinin dış zarı ve iç zarı, organeli zarlararası alan ve matriks olmak üzere sıvısal bölüme ayırır. Dış zar ile iç zar arasında kalan kısma zarlararası alan, iç zarın çevrelediği sıvısal alana ise matriks adı verilir. ⁽⁴⁾

                          Resim:Mitokondri ⁽¹⁾

Yeni mitokondriler, önceki mitokondrilerin büyüyüp bölünmeleri sonucunda oluşur. Yüksek aktivite gösteren mitokondrilerin yaşam süreleri 15-20 gün kadardır. Çekirdekte bulunan DNA’nın (nDNA) her hücrede (sperm ve yumurta hücreleri hariç) biri anneden diğeri babadan gelen iki kopyası varken, tek bir kopyası bulunan mitokondri DNA’sı (mtDNA) sadece anneden kalıtılır. Yumurtaya ulaşabilmek için genital kanalda yüzen spermlerdeki mitokondri bozulmaları, yumurtaya sadece spermin baş bölümünün girmesi, sperm mitokondrileri yumurtaya girse bile döllenmeden hemen sonra yumurta sitoplazmasında bulunan hasar görmüş veya gereksinim olmayan hücresel proteinlerin parçalanmasında işlev gören enzimatik kompleksler birliği (Proteazomlar) tarafından yok edilmesi nedenleriyle sadece döllenen yumurtadaki mitokondrilerin kullanılması, mtDNA’nın anasal kalıtıldığını gösterir. Anasal kalıtım çoğu hayvan ve bitkide mitokondriyal genlerin kalıtımının kuralıdır. Çünkü, zigota geçen mitokondrilerin tamamı yumurtanın sitoplazmasından gelir. ⁽⁵⁾

    Resim ⁽²⁾

Mitokondri DNA’sının mutasyona uğramasıyla pek çok mitokondri kökenli hastalık ortaya çıkar. Bu hastalıklar beyin, sinir, kas, böbrek, kalp, karaciğer, göz, kulak ve pankreas gibi pek çok organı etkileyebilir. Bazen hastaların tek bir organı etkilenebilirken bazen de tüm organlar etkilenebilir. Bu durum hastalığın hafif boyutta olması ve ölümle sonuçlanması arasındaki sınırlarını belirler. Genel olarak en çok enerjiye gereksinim duyan kas ve sinir hücrelerinde ortaya çıkan mitokondri kökenli sorunlar, en kötü mitokondri kökenli hastalıkları oluşturur. Örneğin, kas dokusundaki mtDNA mutasyonu sonucu ortaya çıkan mitokondriyal miyopatili hastalarda zayıflık, çabuk yorulma, kas zayıflaması ve sürekli yorgunluk; sinir dokusundaki mtDNA mutasyonu sonucu ortaya çıkan mitokondriyal nöropati li hastalarda ise kas zayıflığı, denge ve koordinasyon sorunları, ışığa aşırı hassasiyet, uyuşukluk, halsizlik, kol ve bacaklarda karıncalanma veya ağrı görülen en tipik belirtilerdir. Erken bunama, duyma ve görme kaybı, sağırlık, şizofreni, bipolar bozukluk, Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı, epilepsi, retinitis pigmentosa, şeker hastalığı, kardiyovasküler hastalıklar, yutma güçlüğü, kronik reflü rahatsızlığı, kronik mide-bağırsak rahatsızlıkları, egzersizlere dayanıksızlık ve çabuk yorulma, gelişmede gecikme, enfeksiyonlara karşı hassasiyet, hatta otizm, kısırlık ve döllenmiş yumurtanın uterusa yapışamamasına bağlı olarak ortaya çıkan gebelik sorunlarıyla mitokondriler arasında çok kuvvetli bağlantı bulunmuştur. Bu bulguların ışığı altında birkaçı hariç, çoğunluğu kas ve nörolojik kökenli tüm bu rahatsızlıkların ortaya çıkmasında enerji üretim fabrikaları olan mitokondrilerdeki işlev bozukluklarının doğrudan ya da dolaylı olarak çok önemli rol oynadığı düşünülmektedir. ⁽⁵⁾

Henüz deneme aşamasında olan ancak sonuçları ümit vadeden mitokondri nakli ya da mitokondri yer değiştirme tedavisi ile mitokondriyal hastalığı olan annenin yumurtasında ya da çok erken evre embriyosundaki mitokondriler sağlıklı başka bir vericiden alınan mitokondrilerle yer değiştirmekte, böylece mitokondriyal hastalığı olmayan sağlıklı çocuklara sahip olunmaktadır. ⁽⁵⁾

Kaynakça;

1. https://static.wixstatic.com/media/c45f84_beee5ddd856d470e821444d2e9feedb3.jpg Tarih:27.02.2021
2. Resim: http://zon.trilinkbiotech.com/wp-content/uploads/2014/08/dna.jpg Tarih:27.02.2021
3. M. Turan Akay (Eylül 2020), Sitoloji (8.baskı) (syf; 147) Yayınevi:Palme Yayıncılık – Akademik Kitaplar
4. M. Turan Akay (Eylül 2020), Sitoloji (8.baskı) (syf; 148) Yayınevi:Palme Yayıncılık – Akademik Kitaplar
5. M. Turan Akay (Eylül 2020), Sitoloji (8.baskı) (syf; 154) Yayınevi:Palme Yayıncılık – Akademik Kitaplar
6. Kapak fotoğrafı : Institute of Molecular Medicine I, University of Düsseldorf, CC BY 4.0 , via Wikimedia Commons