Fouten in mitochondriaal DNA worden geassocieerd met nogal wat ziektes (afb: Wiki Commons)

Mitochondriën, de krachtcentrales van de cel, schijnen zich steeds vaker te ontpoppen als aanstichters van ziektes en lijken zelfs de hand te hebben in het verouderingsproces. Nu hebben onderzoekers van de Amerikaanse Vanderbilt-universiteit gevonden dat zelfzuchtige mitochondriën, die een eigen DNA hebben (mtDNA), een rol spelen bij het ontstaan van diverse ziektes. Ze achterhaalden hoe die egoïstische organellen regelmechanismes weten te omzeilen.

Mitochondriale aandoeningen zijn ‘kameleontische’ ziektes die zich in vele gedaantes vertonen en van individu tot individu verschillen.  Het misfunctioneren van de mitochondriën wordt met veel ziektes in verband gebracht van autisme, via dementie tot kanker en hart- en vaatziektes. Dat is natuurlijk niet zo gek, want als die krachtcentrales niet goed werken zal het de cel slecht vergaan.
Normaal volbrengen die cellichaampjes trouw de hun opgedragen taken, maar een aantal factoren zorgt er voor dat het wel eens mis gaat. Daarbij spelen mutaties in het mitochondriale DNA een grote rol. De Vanderbilt-onderzoekers stelen dat mutaties aan dat mtDNA heilzaam kunnen zijn voor de organellen maar slecht kunnen uitpakken voor de ‘gastheer’ (de cel). Vandaar de term zelfzuchtig/egoïstisch.
Die zelfzuchtige mitochondriën weten bepaalde moleculaire mechanismes te omzeilen, die er zijn om de activiteit van die organellen te sturen. “Ongeveer een op de tweehonderd zuigelingen erft een mitochondriale ziekte die uitendelijk een op de vijfduizend volwassenen ook krijgt”, zegt onderzoeker Maulik Patel. “Als we die mechanimes begrijpen, dan zouden we geneesmiddelen kunnen ontwikkelen.”

Celgroei

Mitochondriën zorgen voor de energiebehoefte van een cel en hebben, mede daardoor, ook iets van doen met de celgroei en celcyclus. Het mitochondriaal DNA is maar erg klein: 37 genen, die van de moeder geërfd worden. Hoeveel van die mtDNA-ringen er zijn is sterk afhankelijk van het type cel. Zo hebben bloedlichaampjes er geen (die hebben ook geen kern), terwijl levercellen er duizenden hebben (mitochondriën is een meervoud, het enkelvoud is mitochondrion). Als het goed is zijn al die mtDNA-ringen gelijk.
In de cel worden onderdelen afgebroken die niet goed meer functioneren of overbodig zijn geworden. Dat geldt ook voor mitochondriën. Daardoor kunnen ze snel worden aangemaakt en weer afgebroken. Dat leidt tot DNA-fouten, die, als ze veel voorkomen, tot ziektes kunnen leiden.
Patel: “Mitochondriale infecties kunnen, anders dan bacteriële, variëren van 0 tot 100%. Daarom hebben mitochondriale ziektes zoveel verschijningsvormen. Iemand met een mutatielast van 50% hoeft geen symptomen te hebben terwijl iemand met 80% heel ernstige verschijnselen heeft.” Mitochondriale ziektes komen ook meestal op latere leeftijd voor.

Patel c.s. bestudeerden de mitochondriale afwijkingen van het doorzichtige wormpje  Caenorhabditis elegans (C. elegans ), een veel gebruikt diermodel. Ze ontdekten dat de cel twee reacties heeft bij disfunctionerende mitochondriën. Ironisch genoeg leiden die reacties er juist toe dat het gemuteerde mtDNA zich kan vermeerderen. “Vanuit evolutionair gezichtspunt gezien gebruikt het genuteerde mtDNA die regelsystemen voor hun eigen voortbestaan.”

Tellen

Hoe gek het ook moge klinken, maar cellen zijn in staat het aantal normale mtDNA-moleculen te tellen. Dat maakt het ze  mogelijk meer mtDNA aan te maken als er meer energie nodig is. Het ongelukkige is dat die gemuteerde genomen niet meegeteld worden, zo vonden de onderzoekers en daardoor worden er dus (?) meer van die gemuteerde mtDNA-moleculen aangemaakt met als resultaat een overproductie aan de mutante vorm.

Ook controleert de cel constant de gezondheidstoestand van de mitochondriën. Als er iets mis is dan probeert de cel de boel te repareren. Dat proces beschermt die disfunctionele mitochondriën tegen het systeem dat slecht functionerende of overbodige celonderdelen afbreekt. Het bleek de onderzoekers dat sommige gemuteerde mtDNA-moleculen dat herstelmechanisme blijken te kunnen activeren met als uiteindelijk gevolg een vermeerdering van fout mtDNA. Patel: “In beide gevallen misbruiken gemuteerde genomen de celverdediging voor hun eigen doeleinden.”

Bron: Science Daily