Ereditarietà mitocondriale

Mutazioni mtDNA

Le malattie genetiche ad ereditarietà mitocondriale sono quelle causate da mutazioni del DNA mitocondriale. Il DNA mitocondriale (spesso abbreviato in mtDNA) è contenuto nei mitocondri, che sono piccoli organelli del citoplasma deputati alla respirazione cellulare.

Un numero imprecisato di cromosomi

Il DNA mitocondriale è costituito da tante piccole molecole circolari di DNA a doppio filamento, dette anche cromosomi mitocondriali (per saperne di più potete leggere la pagina sul genoma mitocondriale). A differenza del DNA nucleare, dove il numero di cromosomi è fisso (ogni cellula somatica ne contiene 46), i cromosomi mitocondriali sono presenti in un numero di copie imprecisato. A causa di questo fenomeno, che prende il nome di poliplasmia, l’ereditarietà mitocondriale non segue i principi dell’ereditarietà mendeliana (che per definizione include soltanto l’ereditarietà autosomica dominante, autosomica recessiva e l’ereditarietà X-linked).

Ereditato solo dalla madre

Il DNA mitocondriale è di origine quasi esclusivamente materna, poiché gli spermatozoi contengono pochissimi mitocondri e la quota di origine paterna è quindi del tutto trascurabile. A causa di ciò le malattie genetiche ad ereditarietà mitocondriale possono essere trasmesse soltanto dalla madre e mai dal padre. Maschi e femmine possono essere ugualmente affetti, ma solo le femmine possono trasmettere la mutazione alla prole.

Trasmissione mitocondriale e malattia mitocondriale: non sono la stessa cosa

È molto importante sottolineare che il termine malattia genetica a trasmissione mitocondriale non ha lo stesso significato di malattia genetica mitocondriale. Una malattia genetica mitocondriale è infatti una patologia dovuta ad un’anomalia di funzionamento dei mitocondri e in quanto tale può essere causata da (1) una mutazione nel DNA mitocondriale o (2) una mutazione nel DNA nucleare (ed essere perciò trasmessa secondo le caratteristiche non dell’ereditarietà mitocondriale, bensì dell’ereditarietà autosomica dominante o recessiva o dell’ereditarietà X-linked).

Omoplasmia ed eteroplasmia

In condizioni normali le molecole di DNA mitocondriale sono omoplasmiche, sono cioè tutte identiche. Tuttavia, nel caso in cui sia presente una mutazione malattia, questa è spesso presente in eteroplasmia, cioè soltanto in alcuni e non in tutti i cromosomi mitocondriali. Questo perché l’omoplasmia per una mutazione malattia potrebbe essere addirittura incompatibile con la vita. I soggetti con uno stato di eteroplasmia per una mutazione malattia possono essere affetti o portatori sani. La malattia, infatti, si manifesta clinicamente solo quando il numero di cromosomi mitocondriali mutati raggiunge un determinato livello, denominato soglia critica di carico mutazionale. Per via di queste caratteristiche si dice anche che le malattie ad ereditarietà mitocondriale seguono un modello di trasmissione pseudo-autosomico-recessivo (ma questo termine è in realtà assai poco utilizzato).

Fenomeno bottleneck (collo di bottiglia)

Quello del bottleneck (collo di bottiglia) è un fenomeno per il quale il numero di cromosomi mitocondriali che si riproducono diminuisce sempre di più durante l’oogenesi (la formazione delle cellule uovo nella donna). Infatti, durante l’oogenesi tendono a riprodursi soltanto i cromosomi mitocondriali migliori, al fine di selezionare l’informazione genica che potrebbe essere trasmessa alla prole.

Per ulteriori informazioni: 10 domande frequenti sull’ereditarietà mitocondriale