Die mitochondriale DNA (kurz: mtDNA) ist ein ringförmiges DNA-Molekül im Inneren von Mitochondrien. Mitochondrien sind für die Energieerzeugung innerhalb von Zellen verantwortlich.
mtDNA erlaubt den Mitochondrien nicht sich unabhängig von der Zelle, in der sie sich befinden, zu teilen und zu vermehren. Allerdings ist die Teilungsfrequenz der Mitochondrien nur indirekt von der der Zelle abhängig. Auf der mtDNA befinden sich einige, wenn auch nicht alle, Gene für die Enzyme des Citrat-Zyklus (auch Zitronensäure- oder Krebs-Zyklus), sowie Gene, die für die Struktur und Reproduktion der Mitochondrien verantwortlich sind. Jedoch sind die Gene von mehr als 90% der Proteine, aus denen ein Mitochondrium besteht, im Zellkern lokalisiert und werden im Cytoplasma der Zelle synthetisiert. Die fertigen Proteine werden im Anschluss an die Transkription und Translation mit Hilfe einer komplexen Translokationsmaschinerie über die beiden mitochondrialen Membranen ins Innere der Mitochondrien importiert, wo sie dann ihren Platz einnehmen können (vgl. hierzu besonders diverse Veröffentlichungen von Pfanner et al. und Neupert et al.).
Das Vorhandensein einer eigenen DNA ist einzigartig unter den Zellorganellen der Tiere, bei den Pflanzen besitzen die Chloroplasten dieselbe Eigenschaft. Dies ist Ausgangspunkt für die Endosymbionten-Hypothese, die besagt, dass Chloroplasten und Mitochondrien ursprünglich eigenständige Organismen waren, die im Laufe der Evolution in tierische bzw. pflanzliche Vorläuferzellen inkorporiert wurden und nun bestimmte Aufgaben für diese Zellen übernehmen. Weitere Indizien hierfür sind, dass Mitochondrien in etwa die gleiche Größe wie kleine Bakterien haben, ein ringförmiges DNA-Molekül besitzen und von zwei Membranen umgeben sind. Auch ist die Proteinsynthesemaschinerie (z. B. Ribosomen) der Mitochondrien der von Prokaryoten sehr ähnlich.
mtDNA ist zu einiger Bedeutung in Genealogie und Anthropologie gekommen. Dies hat einerseits damit zu tun, dass Mitochondrien bei vielen Organismen nur maternal, d.h. nur von der Mutter, an die Nachkommen weitergegeben werden.* Die Mitochondrien des Spermiums befinden sich in dessen "Hals", der nicht an der Verschmelzung teilnimmt. Zudem mutiert mtDNA mit einer sehr konstanten Rate, sodass man relativ genau sagen kann, wie nah (zeitlich gesehen) zwei Volksstämme verwandt sind, d.h. wann sich die Vorläufer dieser Stämme trennten. In der Anthropologie konnte so gezeigt werden, dass die amerikanische Urbevölkerung am engsten mit der Urbevölkerung Eurasiens verwandt ist (also von einem gemeinsamen Vorläufer abstammt). Das 2005 gestartete Genographic-Projekt, welches Erbgut von Menschen auf allen Kontinenten mit dem Ziel untersucht, genauere Erkenntnisse über die Verwandschaftsbeziehungen der verschiedenen Bevölkerungen sowie den Ablauf der Besiedlung der Erde durch den Homo sapiens zu gewinnen, macht sich diese Eigenschaften der mtDNA zu Nutze.
Andererseits konnte auch noch viele Jahre nach ihrem Tod nachgewiesen werden, dass eine Frau nicht die Zarentochter Anastasia war, wie sie behauptet hatte. Dazu wurde mtDNA eines ihrer Nachkommen in weiblicher Linie und Verwandten der Zarin in weiblicher Linie verglichen.
- vor einigen Jahren wurde die sogenannte paternale Vererbung von mtDNA entdeckt. Sie ist extrem selten (bei Mäusen beträgt die Rate 1:10.000) und sorgt dafür, daß auch männliche mtDNA auf die Nachkommen übertragen wird. Die genauen Vorgänge sind noch nicht geklärt, es fehlen auch noch verlässliche Zahlen, wie häufig diese Form der Vererbung beim Menschen vorkommt. Bisher ist nur ein einziger Fall bekannt, in dem speziellen Fall wurde eine besondere Eigenheit/Mutation der mtDNA vom Vater zu seinen Kindern vererbt.
Siehe auch
- Eva der Mitochondrien
- [1] NCBI - Sequenz der humanen mtDNA
Literatur
- Bryan Sykes: Die sieben Töchter Evas Bergisch Gladbach 2001 ISBN 3-7857-2060-2