DNA mitocondrial (mtDNA) diz respeito ao DNA que se localiza no interior da mitocôndria, organelo presente nas células eucarióticas. O mtDNA é de cadeia dupla mas, ao contrário do DNA nuclear, é circular, não está empacotado em cromatina, a tradução dos seus codões em proteínas não segue as regras do código genético universal e tem um conteúdo GC diferente.
DNA mitocondrial nos animais e humanos
Nos animais e humanos, o mtDNA é pequeno e muito compacto, contendo genes que se sobrepõem e apenas 3% de DNA não-codificante, que diz respeito à sua origem de replicação (D-loop). O genoma mitocondrial possui cerca de 16500 pares de bases (pb) que codificam 37 genes necessários para o normal funcionamento da mitocôndria. Desses 37 genes, 13 são responsáveis pela expressão de proteínas envolvidas no ciclo de fosforilação oxidativa, estando os restantes genes envolvidos na expressão de 22 moléculas de tRNA e 2 moléculas de rRNA. As duas cadeias do mtDNA apresentam características distintas, sendo denominadas de forma diferente: cadeia pesada (H – heavy) que possui mais guaninas e cadeia leve (L – light) que possui mais citosinas. Nestas células, o mtDNA representa apenas cerca de 1% do DNA total da célula, no entanto está mais susceptível a acumular mutações que o DNA nuclear, devido à sua proximidade com a cadeia respiratória onde são produzidas espécies reativas de oxigénio.
DNA mitocondrial nas leveduras
No caso das leveduras, o seu mtDNA é grande contendo cerca de 80000 pb, sendo cinco vezes maior do que o mtDNA presente nas células animais, no entanto apena codifica cerca de 8 proteínas. Este facto deve-se à presença de longas sequências de intrões (DNA não-codificante). O total de mtDNA presente numa levedura pode atingir os 18% do DNA total da célula.
DNA mitocondrial nas células vegetais
No que diz respeito ao mtDNA presente nas células vegetais, este é bastante complexo e varia muito no seu tamanho, tendo o genoma mais pequeno cerca de 100000 pb. Nestas células, contrariamente ao que se observa em células animais, o mtDNA acumula mutações mais lentamente que o DNA nuclear.
Hereditariedade do DNA mitocondrial
Na maioria das espécies a forma de herança do mtDNA é unicamente por via materna. Nas células animais tal acontece, pois durante a reprodução sexuada as mitocôndrias paternas que se encontram na cauda do espermatozóide são destruídas pelo óvulo após a fecundação ou a cauda do espermatozóide é perdida durante a fecundação.
Replicação do DNA mitocondrial e sua regulação
O mtDNA é replicado de forma estocástica, uma vez que não há regulação sobre qual a molécula que será replicada e a replicação das duas cadeias circulares pode não ser simultânea. Para este processo é utilizada uma DNA polimerase diferente da utilizada no DNA nuclear, que se denomina DNA polimerase gamma. No que diz respeito à sua transcrição, devido ao facto de que ambas as cadeias de mtDNA apenas possuem uma região promotora, o mtDNA é transcrito de forma policistrónica, ou seja, grandes moléculas de mRNA que contêm várias ORFs (open reading frame) dão origem a várias proteínas.
