Introducción a las características genéticas del ADNmt
Herencia materna: Las mitocondrias y el ADNmt humanos pertenecen a la herencia materna, porque durante la fertilización, solo el ADN nuclear del espermatozoide puede ingresar al ovocito, mientras que el ADNmt paterno se degrada rápidamente después de ingresar al ovocito. Aunque algunos estudiosos han descubierto que hay una pequeña cantidad de mitocondrias paternas en algunas células, no han encontrado ninguna correlación con la aparición de enfermedades. La herencia materna del ADNmt determina que las mutaciones del ADNmt se transmitan a lo largo de la línea materna, pero si la descendencia se ve afectada está relacionada con la cantidad, la distribución del tejido, el número de copias y el fondo nuclear del ADNmt mutado.
Heterogeneidad: Las células somáticas contienen una gran cantidad de mitocondrias, y cada mitocondria contiene de 1 a 10 copias de ADNmt, por lo que hay una gran cantidad de moléculas de ADNmt en una célula sana. El ADNmt tiene dos estados de existencia: homogeneidad y heterogeneidad. La mayoría de las mutaciones del ADNmt humano son heterogéneas, pero hay algunas excepciones, como la neuropatía óptica hereditaria de Leber (NOHL) y la sordera hereditaria no sindrómica, que son casi homogéneas. También debemos ver que a veces un estado heterogéneo no significa necesariamente que la persona esté enferma, porque existe un polimorfismo heterogéneo en la región de control (D-loop) del ADNmt.
Efecto umbral: Existe un efecto umbral en las mutaciones del ADNmt. En células heterogéneas, la proporción entre ADNmt mutante y natural y la dependencia del tejido del suministro de ATP mitocondrial determinan si está enfermo. Cuando la cantidad de ADNmt mutado alcanza un cierto nivel, provocará una función anormal de los tejidos y órganos. Este es el llamado efecto umbral. En diferentes mutaciones del ADNmt, los umbrales son diferentes. Por ejemplo, los estudios que utilizan líneas celulares híbridas citoplasmáticas han demostrado que el umbral para mutaciones puntuales en el ARNt es del 97%, mientras que el umbral para las eliminaciones de fragmentos grandes en el ADNmt es del 60%. El umbral también está relacionado con factores como el origen genético del núcleo celular. Para algunos fenotipos de mutación, se requiere una tasa de mutación del 100%, pero a veces la tasa de mutación alcanza el 100% sin causar enfermedad. Se puede observar que, aunque la proporción de ADNmt mutado es un determinante importante del efecto umbral, no es el único factor. Para diferentes mutaciones del ADNmt, los mecanismos que determinan el tamaño del umbral son diferentes.
Aislamiento de ADNmt: El aislamiento de ADNmt es un evento aleatorio que no tiene nada que ver con el ciclo celular y la replicación nuclear. Durante la división celular, una célula heterogénea pasa ADNmt mutado a sus células descendientes de forma aleatoria y en diferentes proporciones, por lo que los individuos enfermos también son aleatorios.