Löytö Mitokondrio-DNA: ta
Joitakin käsitteitä ottaa tieteellisen maailman myrskyn, mutta toiset valloittaa se vasta monia kahakoita. Mitokondriaalisen DNA: n (mtDNA) löytyminen kuuluu tähän toiseen luokkaan. Biokemistejä, histologists, ja electron microscopists oli nähnyt DNA: sta mitokondrioissa vuosia, mutta useimmat niistä eivät ole valmis ajatus, että DNA kuului siellä. Tämä saattaa selittää sen, miksi mtdnan oppikirjojen kertomukset eivät juuri koskaan kerro, miten tämä DNA löydettiin.,
sen Jälkeen, kun perus-rakennus suunnitelma eukaryoottisesta solujen oli ilmennyt 1950-luvun alussa electron micrographs ja Palade, Sjöstrand, ja toiset, biokemistien syleili de Duve on dogmi, että jokainen makromolekyylejä oli yksi, ja vain yksi, solunsisäinen sijainti. Analyysi solun jakeet, sytokromioksidaasi otettiin merkkiaineena mitokondrioita, nicotianamide nikotiiniamidiadeniinidinukleotidin fosfaatin (NADPH)–sytokromi-c-reduktaasin varten endoplasmakalvosto, ja DNA tumassa., Koska tämä mielentila, se on helppo ymmärtää, miksi läsnäolo DNA mitokondrioiden jakeet oli yleensä johtuvan saastumisen ydinvoiman palasia. Histochemical DNA tahrat, kuten Feulgen reaktio, myös värjätään kinetoplasts ja Trypanosomes ja Nebenkern’ hyönteisten siittiöitä, mutta tuolloin se ei ollut vielä tunnustettu, että nämä rakenteet olivat, itse asiassa, epätavallinen mitokondrioita., Valtavia määriä extranuclear DNA: ta oli myös havaita sytoplasmassa sammakkoeläinten munasolut, mutta se kesti monta vuotta tajuta, että tämä DNA oli itse asiassa mtDNA joiden runsaus näkyy valtava määrä mitokondrioita näissä suuria soluja. Vuonna 1961 viidennessä vuosikokouksessa American Society of Cell Biology Chicagossa, Hans Ris osoitti electron micrographs mitokondrioita kanssa sulkeumia muistuttaa DNA: ta sisältäviä nucleoids bakteerien ja teki harhaoppisia ehdotus, että mitokondriot (ja myös viherhiukkasia) sisältävät omaa DNA: ta., Paperi, joka ilmestyi seuraavana vuonna, Ris ja Walter S Plaut edelleen dokumentoitu ja laajennettu nämä havainnot. Pian tämän jälkeen useiden ryhmien biokemialliset ja morfologiset todisteet vahvistivat DNA: n esiintymisen kloroplasteissa.
löytö kloroplastiin DNA teki biochemists ottaa pohtia varhaiset havainnot Margaret Mitchell ja Boris ephrussi de rothschild, että tietyt mutaatiot vaikuttavat mitokondrioiden toimintaan muottiin Neurospora crassa ja hiiva Saccharomyces cerevisiae eivät peri mukaan Mendelin lakien mukaisesti., Se näytti houkuttelevaa spekuloida, että tuntematon ’extrachromosomal tekijät’ sekaantunut nämä mutaatiot olivat, itse asiassa, mtDNA.
vuoteen 1962 mennessä mtDNA-käsitteen perustelu oli näin hyvin valmisteltu, mutta itse käsitettä ei yleisesti hyväksytty. Jälkikäteen näyttää siltä, että tiedeyhteisö odotti vakuuttavia tutkimuksia, jotka dokumentoivat mtDNA: n olemassaolon useilla eri menetelmillä.
Yksi näistä tutkimuksista tuli electron microscopists Margit MK Nass ja Sylvan Nass, jotka olivat sitten töissä Wenner Gren-Instituutti, Tukholman Yliopisto., Ne osoittivat, että matriisi osmium-kiinteä poikasen alkion mitokondriot sisälsi lanka-kuin sulkeumia, joiden ulkonäkö jälkeen eri korjaus menettelyjä tarkasti rinnastuvat että histoni-vapaa DNA-nucleoid bakteerit: jälkeen korjaus, jossa osmium tetroxide, sulkeumat ilmestyi kokkareista ja kuten tangot, joiden halkaisija on ~400 Å; korjaus kudosten kanssa osmium tetroxide seuraa käsittely uraaninitraatti asetaatti, ennen kuin nestehukka teki heistä näkyvät 15-30-Å ohuita kuituja., Vielä vakuuttavampia todisteita läsnäolo DNA: nämä sulkeumat oli havainto, että sulkeumat voidaan poistaa käsittelemällä kevyesti kiinteä alkion kudosta, jossa DNase. Hoidon pepsiiniä, jonka Rnaasi, tai DNase-ilmainen puskurin valvonta oli tehotonta. Selkeyttä nämä electron micrographs ja varovainen tarkastuksia, jotka olivat mukana ollut vakuuttava vaikutus solubiologien. MMK Nass ja S Nass julkaisivat teoksensa kahdessa back-to-back-papers-lehdessä vuonna 1963 Journal of Cell Biology-lehdessä., Tuolloin kuitenkin, solubiologia ja biokemia olivat edelleen melko eri tieteenalojen ja useimmat biochemists ei lukaista lehtiä omistettu solubiologian. Siksi kesti jonkin aikaa ennen kuin MMK Nassin ja S Nassin löydöt tulivat biokemiallisen yhteisön tietoisuuteen.
samaan aikaan, Ellen Haslbrunner, Hans Tuppy, ja Schatz klo Biokemia Institute of University of Vienna oli yrittää löytää biokemiallinen perusta extrachromosomal mutaatioita, jotka poistettiin hengityselinten toiminta hiiva S. cerevisiae., 1960-luvun alussa, monet biochemists olivat edelleen haluttomia harkita ’hengitysteiden rakeet’ hiiva-kuin bona fide mitokondrioita, joka sijoittaa tutkimuksen Haslbrunner et al. mitokondrioiden biokemian valtavirran ulkopuolella Yhdysvalloissa ja muualla.
DNA: n etsimiseen mitokondrioista valittiin biokemiallinen lähestymistapa. Hiiva mitokondriot olivat puhdistetaan parhaat menetelmät saatavilla, ja niiden DNA-pitoisuus mitattiin perinteikäs ’Diesche’ väri reaktio., Muutama vuosi ennen, de Duve ja co-työntekijöitä oli osoittanut, että sentrifugointi subsellulaarisia fraktioita tasapaino tiheys kaltevuus antoi usein puhdas erottaminen eri soluelimiin. Yllättäen, tavallinen sakkaroosi kaltevuudet ei erillistä hiiva mitokondriot ydinvoiman palasia, mutta kun sakkaroosia oli korvattu X-ray vastakkaisia agentti ’Urografin’, mitokondriot muodostunut erittäin terävä bändi, ja DNA: ta oli läsnä vain kaksi jakeet: eniten oli alareunassa sentrifugiputkeen, ja hyvin pieni määrä, mutta diskreetti huippu osui täsmälleen mitokondrioita., DNA pohja osa oli helposti sulavaa DNase ja ilmeisesti edustaa tuman DNA: han. DNA mitokondrioiden osa ei ole helposti sulavaa DNase ellei soluelimiin olivat ensin häiritsi kanssa trikloorietikkahappoa; oletettavasti se edusti DNA-suljettu mitokondrioiden kalvoja. Sen pitoisuus oli hyvin vakio eri kokeiden välillä−1-4 µg mg-1 mitokondrioproteiinia. Urografin – puhdistettu mitokondriot rotan maksan, rotta munuaisten, ja naudan sydän – sisälsi lähes 10 kertaa vähemmän DNA: n välillä 0,2 ja 0,6 µg DNA / mg proteiinia., Tyypillisen nisäkkään mitokondrion laskettiin sisältävän 3 × 10-17 g DNA: ta. Olettaen, että DNA oli kaksijuosteinen, se pystyi koodaamaan enintään 1,2 MDa polypeptidiketjuja. Tätä tulosta pidettiin tärkeänä, koska se tiukasti sulkea pois mahdollisuutta, että mtDNA koodattu kaikki mitokondrioiden proteiineja. Tänään, tämä varhainen laskelma Haslbrunner et al. voidaan kyseenalaistaa usealla perusteella, mutta se tuli kuitenkin huomattavan lähelle todellisuutta: nisäkkäiden mtDNA: n koodaamien 13 polypeptidin kokonaismassa on 0.,423 MDa, ja loput koodaus potentiaali on suurelta osin osuus geenejä ribosomaalisen ja siirto RNAs, sekä se, että mitokondriot yleensä on enemmän kuin yksi kopio heidän DNA perimä.
