ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΣΥΝΕΞΕΛΙΞΗ ΠΥΡΗΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑΚΩΝ ΓΟΝΙΔΙΩΝ ΤΗΣ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗΣ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗΣ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ Μαρκαντώνη Μαρία1, Γιαννούλης Θεμιστοκλής1, Μαμούρης Ζήσης1, Μούτου Αικατερίνη1, Ψαρρά Άννα-Μαρία2 1. Εργαστήριο Γενετικής, Συγκριτικής και Εξελικτικής Βιολογίας, 2. Εργαστήριο Δομικής και Λειτουργικής Βιοχημείας  Τμήμα Βιοχημείας και Βιοτεχνολογίας, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Εισαγωγή Η οξειδωτική φωσφορυλίωση (OXPHOS) είναι η μεταβολική διαδικασία κατά την οποία τα μιτοχόνδρια χρησιμοποιούν τη δομή τους, ένζυμα και ενέργεια για το τελικό σχηματισμό ΑΤΡ με συμμετοχή 5 συμπλόκων. Πυρηνικά και μιτοχονδριακά γονίδια αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν αρκετά από τα ενζυμικά σύμπλοκα της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης στους ευκαρυώτες. Έτσι, η φυσική επιλογή θα ευνοεί την εξελικτική συμπροσαρμογή των πρωτεϊνών που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και κωδικοποιούνται από μιτοχονδριακό και πυρηνικό γονιδίωμα για τη βελτίωση φυσιολογικών λειτουργιών. Στόχος Η μέτρηση της συνεξέλιξης πυρηνικού και μιτοχονδριακού γονιδιώματος του ανθρώπου και η εκτίμηση της εξέλιξης των πυρηνικών γονιδίων που συμμετέχουν στην OXPHOS σε σχέση με γονίδια γλυκόλυσης, κύκλου του Krebs και γονίδια συντήρησης (housekeeping) με βάση συνώνυμες και παρανοηματικές μεταλλάξεις. Μέθοδος Συλλογή συνώνυμων και παρανοηματικών μεταλλάξεων από βάσεις δεδομένων (GENBANK, GRCh37) για τα γονίδια της OXPHOS, της γλυκόλυσης, του κύκλου Krebs και των γονιδίων συντήρησης. Εύρεση ποσοστών εμφάνισης μεταλλάξεων για κάθε γονίδιο και κάθε υπομονάδα. Για το σύμπλοκο Ι πραγματοποιήθηκε περαιτέρω διαχωρισμός των γονιδίων σε γονίδια πυρήνα/βοηθητικών (core/supernumerary) και σε βραχίονες μήτρας (Ια) και βραχίονες μεμβράνης (Ιβ/Ιγ). Αποτελέσματα Συζήτηση Για όλες τις ομάδες γονιδίων υπήρχαν περισσότερες παρανοηματικές μεταλλάξεις από ότι συνώνυμες. Αυτό ίσως οφείλεται στο ότι τα επιβλαβή αλληλόμορφα (παρανοηματικές μεταλλάξεις) έχουν προκύψει σχετικά πρόσφατα στην εξελικτική πορεία και, εφόσον η επιλογή δεν έχει προλάβει να δράσει επάνω τους, είναι περισσότερα από ότι τα μη επιβλαβή (συνώνυμες μεταλλάξεις). Για το σύμπλοκο Ι, ο διαχωρισμός με βάση βραχίονες μήτρας (Ια) και μεμβράνης (Ιβ, Ιγ) αναμενόταν να δείξει μεγαλύτερο ποσοστό μεταλλάξεων στου βραχίονες μεμβράνης, κάτι που δεν επιβεβαιώνεται. Ο διαχωρισμός με βάση γονίδια πυρήνα και βοηθητικά, έδειξε την ύπαρξη μεγαλύτερου ποσοστού μεταλλάξεων στον πυρήνα παρά στα βοηθητικά γονίδια. Αυτό θα μπορούσε να εξηγηθεί καθώς ο πυρήνας του συμπλόκου και τα γονίδια του έχουν εμφανιστεί σε αρχαιότερους εξελικτικά οργανισμούς σε σύγκριση με τα βοηθητικά γονίδια τα οποία έκαναν την εμφάνιση τους πιο πρόσφατα στην εξελικτική πορεία. Βιβλιογραφία Gershoni M, et al. Coevolution predicts direct interactions between mtDNA-encoded and nDNA-encoded subunits of oxidative phosphorylation complex I. J Mol Biol. 2010;404:158-171. Hirst J (January 2010). "Towards the molecular mechanism of respiratory complex I". Biochem. J. 425 (2): 327–39 Wallace DC; et al. (1999). "Mitochondrial DNA variation in human evolution and disease". NCBI.