Human mitochondrial genetics
માનવ મિટોકોન્ડ્રીયલ આનુવંશિકતા એ માનવ મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ (માનવ મિટોકોન્ડ્રિયામાં સમાયેલ ડીએનએ) ના આનુવંશિકતાનો અભ્યાસ છે. માનવ મિટોકોન્ડ્રીયલ જીનોમ એ માનવ મિટોકોન્ડ્રિયામાં સમાવિષ્ટ વારસાગત માહિતીની સંપૂર્ણતા છે. મિટોકોન્ડ્રિયા કોષોમાં નાની રચનાઓ છે જે કોષનો ઉપયોગ કરવા માટે ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે, અને તેથી તેને કોષના "પાવરહાઉસ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ (એમ. ટી. ડી. એન. એ.) પરમાણુ ડીએનએ (એન. ડી. એન. એ.) દ્વારા પ્રસારિત થતું નથી. મનુષ્યોમાં, મોટાભાગના બહુકોશિક સજીવોની જેમ, મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ માત્ર માતાના અંડાશયમાંથી વારસામાં મળે છે. જો કે, એવા સિદ્ધાંતો છે કે મનુષ્યોમાં પૈતૃક એમ. ટી. ડી. એન. એ. સંક્રમણ ચોક્કસ સંજોગોમાં થઈ શકે છે. તેથી મિટોકોન્ડ્રીયલ વારસો બિન-મેન્ડેલિયન છે, કારણ કે મેન્ડેલિયન વારસો ધારે છે કે ફળદ્રુપ ઇંડા (ઝાયગોટ) ની અડધી આનુવંશિક સામગ્રી દરેક પિતૃમાંથી ઉદ્ભવે છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ આરએનએ માટે એંસી ટકા મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ કોડ, અને તેથી મોટાભાગના મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ પરિવર્તન કાર્યાત્મક સમસ્યાઓ તરફ દોરી જાય છે, જે સ્નાયુ વિકૃતિઓ (માયોપેથીઝ) તરીકે પ્રગટ થઈ શકે છે. કારણ કે તેઓ ગ્લાયકોલિસિસ દ્વારા ઉત્પાદિત 2 એટીપી અણુઓથી વિપરીત ગ્લુકોઝ પરમાણુ દીઠ એટીપીના 30 અણુઓ પ્રદાન કરે છે, જીવન ટકાવી રાખવા માટે તમામ ઉચ્ચ સજીવો માટે મિટોકોન્ડ્રિયા આવશ્યક છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ રોગો મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએમાં થતી આનુવંશિક વિકૃતિઓ છે, અથવા મિટોકોન્ડ્રીયલ ઘટકો માટે પરમાણુ ડીએનએ કોડિંગ છે. મિટોકોન્ડ્રિયા દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા અસંખ્ય ઉત્સેચકોમાંથી કોઈપણ એક સાથે થોડી સમસ્યાઓ કોષ માટે વિનાશક બની શકે છે, અને બદલામાં, જીવતંત્ર માટે. મનુષ્યમાં, મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ (એમ. ટી. ડી. એન. એ.) બંધ ગોળાકાર અણુઓ બનાવે છે જેમાં 16,569 ડીએનએ બેઝ જોડી હોય છે, જેમાં આવા દરેક અણુમાં સામાન્ય રીતે મિટોકોન્ડ્રીયલ જનીનોનો સંપૂર્ણ સમૂહ હોય છે. દરેક માનવ મિટોકોન્ડ્રિયનમાં, સરેરાશ, આશરે 5 આવા એમ. ટી. ડી. એન. એ. અણુઓ હોય છે, જેની માત્રા 1 થી 15 ની વચ્ચે હોય છે. દરેક માનવ કોષમાં આશરે 100 મિટોકોન્ડ્રિયા હોય છે, જે માનવ કોષ દીઠ લગભગ 500 એમ. ટી. ડી. એન. એ. અણુઓની કુલ સંખ્યા આપે છે. કોષ દીઠ મિટોકોન્ડ્રિયાનું પ્રમાણ પણ કોષના પ્રકાર અનુસાર બદલાય છે, જેમાં કેટલાક ઉદાહરણો છેઃ એરિથ્રોસાઇટ્સઃ 0 મિટોકોન્ડ્રિયા પ્રતિ કોષ. લિમ્ફોસાઇટ્સઃ કોષ દીઠ 3 મિટોકોન્ડ્રિયા. ઇંડા કોષઃ પુખ્ત મેટાફેઝ II ઇંડા કોષોમાં 100,000 મિટોકોન્ડ્રિયા અને 50,000-1, મિટોકોન્ડ્રીયલ જિનોમની 500,000 નકલો (ઇંડા કોષ ડીએનએના 90 ટકા સુધી અનુરૂપ) હોઈ શકે છે. વારસાગત પેટર્ન કારણ કે મિટોકોન્ડ્રીયલ રોગો (મિટોકોન્ડ્રિયાના ખામીને કારણે રોગો) પ્રસૂતિ અને રંગસૂત્રોના વારસા દ્વારા વારસામાં મળી શકે છે, જે રીતે તેઓ પેઢી દર પેઢી પસાર થાય છે તે રોગના આધારે મોટા પ્રમાણમાં બદલાઈ શકે છે. અણુ ડીએનએમાં થતા મિટોકોન્ડ્રીયલ આનુવંશિક પરિવર્તન કોઈપણ રંગસૂત્રોમાં (પ્રજાતિઓના આધારે) થઈ શકે છે. રંગસૂત્રો દ્વારા વારસામાં મળેલા પરિવર્તનો ઓટોસોમલ પ્રબળ અથવા અપ્રભાવી હોઈ શકે છે અને સેક્સ-લિંક્ડ પ્રબળ અથવા અપ્રભાવી પણ હોઈ શકે છે. ક્રોમોસોમલ વારસો સામાન્ય મેન્ડેલિયન કાયદાને અનુસરે છે, એ હકીકત હોવા છતાં કે રોગનો ફીનોટાઇપ ઢંકાયેલો હોઈ શકે છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ અને ન્યુક્લિયર ડીએનએ "વાતચીત" કરે છે અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે જટિલ રીતોને કારણે, દેખીતી રીતે સરળ વારસાનું નિદાન કરવું પણ મુશ્કેલ છે. રંગસૂત્રોના ડીએનએમાં પરિવર્તન પ્રોટીનને બદલી શકે છે જે મિટોકોન્ડ્રિયા અથવા કોષરસમાં અન્ય ચોક્કસ પ્રોટીનના ઉત્પાદનને નિયંત્રિત કરે છે (વધે છે અથવા ઘટે છે); આ સહેજ, જો કોઈ હોય તો, નોંધપાત્ર લક્ષણો તરફ દોરી શકે છે. બીજી બાજુ, કેટલાક વિનાશક એમ. ટી. ડી. એન. એ. પરિવર્તનોનું નિદાન કરવું સરળ છે કારણ કે સ્નાયુબદ્ધ, ચેતા અને/અથવા યકૃત પેશીઓને (અન્ય ઉચ્ચ-ઊર્જા અને ચયાપચય-આધારિત પેશીઓ વચ્ચે) તેમના વ્યાપક નુકસાનને કારણે અને કારણ કે તેઓ માતા અને તમામ સંતાનમાં હાજર હોય છે. ચોક્કસ સંતાન દ્વારા વારસામાં મળેલા અસરગ્રસ્ત એમ. ટી. ડી. એન. એ. અણુઓની સંખ્યા ઘણી અલગ અલગ હોઈ શકે છે કારણ કે ફળદ્રુપ અંડકોશની અંદરના મિટોકોન્ડ્રિયાથી નવું જીવન શરૂ થવું પડશે (એમ. ટી. ડી. એન. એ. ની દ્રષ્ટિએ), અસરગ્રસ્ત મિટોકોન્ડ્રિયાની સંખ્યા કોષ (આ કિસ્સામાં, ફળદ્રુપ અંડકોશ) થી કોષમાં બદલાય છે, જે તેના મૂળ કોષમાંથી વારસામાં મળેલી સંખ્યા અને પર્યાવરણીય પરિબળો કે જે મ્યુટન્ટ અથવા જંગલી પ્રકારના મિટોકોન્ડ્રીયલ ડી. એન. એ. ની તરફેણ કરી શકે છે તેના આધારે બદલાય છે, મિટોકોન્ડ્રિયામાં એમ. ટી. ડી. એન. એ. અણુઓની સંખ્યા લગભગ બેથી દસ સુધી બદલાય છે. તે શક્ય છે, જોડિયા જન્મમાં પણ, એક બાળક માટે અડધાથી વધુ મ્યુટન્ટ એમ. ટી. ડી. એન. એ. અણુઓ પ્રાપ્ત થાય છે જ્યારે અન્ય જોડિયા જંગલી પ્રકારના સંદર્ભમાં મ્યુટન્ટ એમ. ટી. ડી. એન. એ. અણુઓનો માત્ર એક નાનો અપૂર્ણાંક પ્રાપ્ત કરી શકે છે (જોડિયા એકબીજાથી કેવી રીતે વિભાજિત થાય છે અને વિભાજનની દરેક બાજુએ કેટલા મ્યુટન્ટ મિટોકોન્ડ્રિયા હોય છે તેના આધારે). કેટલાક કિસ્સાઓમાં, શુક્રાણુ કોષમાંથી કેટલાક મિટોકોન્ડ્રિયા અથવા મિટોકોન્ડ્રિયન અંડકોશમાં પ્રવેશ કરે છે પરંતુ પૈતૃક મિટોકોન્ડ્રિયા સક્રિય રીતે વિઘટિત થાય છે. માનવ મિટોકોન્ડ્રીયલ જિનોમમાં જનીનો નીચે મુજબ છે. તે મૂળરૂપે ખોટી રીતે માનવામાં આવતું હતું કે મિટોકોન્ડ્રીયલ જિનોમમાં માત્ર 13 પ્રોટીન-કોડિંગ જનીનો છે, તે બધા ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન સાંકળના પ્રોટીનને એન્કોડિંગ કરે છે. જો કે, 2001 માં, હ્યુમેનિન નામના 14 મા જૈવિક રીતે સક્રિય પ્રોટીનની શોધ કરવામાં આવી હતી, અને તે મિટોકોન્ડ્રીયલ જનીન એમ. ટી.-આર. એન. આર. 2 દ્વારા એન્કોડ કરવામાં આવ્યું હોવાનું જાણવા મળ્યું હતું, જે મિટોકોન્ડ્રીયલ રાઇબોઝોમ (આર. એન. એ. માંથી બનેલા) ના ભાગને પણ એન્કોડ કરે છેઃ અન્ય પ્રોટીનથી વિપરીત, હ્યુમેનિન મિટોકોન્ડ્રિયામાં રહેતું નથી, અને બાકીના કોષ અને સેલ્યુલર રીસેપ્ટર્સ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. હ્યુમેનિન એપોપ્ટોસિસને અટકાવીને મગજના કોષોનું રક્ષણ કરી શકે છે. તેનું નામ હોવા છતાં, હ્યુમેનિનની આવૃત્તિઓ અન્ય પ્રાણીઓમાં પણ અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમ કે ઉંદરોમાં રેટીન. આર. આર. એન. એ. નીચેના જનીનો આર. આર. એન. એ. ને એન્કોડ કરે છેઃ ટી. આર. એન. એ. નીચેના જનીનો ટી. આર. એન. એ. ને એન્કોડ કરે છેઃ જનીનોના સ્થાનમાં મિટોકોન્ડ્રીયલ ડી. એન. એ. માં પરંપરાગત રીતે ડી. એન. એ. ના બે તારોને ભારે અને હળવા તાર તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવ્યા હતા, કારણ કે સીઝિયમ ક્લોરાઇડ ઢાળમાં અલગ થવા દરમિયાન તેમની ઉછાળાની ઘનતા હતી, જે તારની સંબંધિત જી + ટી ન્યુક્લિયોટાઇડ સામગ્રી સાથે સંબંધિત હોવાનું જણાયું હતું. જો કે, આ સ્ટ્રેન્ડ્સના લેબલિંગની મૂંઝવણ વ્યાપક છે, અને 1999 માં એક પ્રભાવશાળી લેખમાં બહુમતી કોડિંગ સ્ટ્રેન્ડની ભારે તરીકેની ઓળખ સાથે ઉદ્દભવે છે. મનુષ્યોમાં, એમ. ટી. ડી. એન. એ. ના હળવા તાર 28 જનીનો ધરાવે છે અને એમ. ટી. ડી. એન. એ. ના ભારે તાર માત્ર 9 જનીનો ધરાવે છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ ટી. આર. એન. એ. અણુઓ માટે ભારે સ્ટ્રાન્ડ કોડ પરના 9માંથી આઠ જનીનો. માનવ એમ. ટી. ડી. એન. એ. માં 16,569 ન્યુક્લિયોટાઇડ જોડીઓ હોય છે. સમગ્ર પરમાણુ માત્ર એક જ નિયમનકારી ક્ષેત્ર દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે જેમાં ભારે અને હળવા બંને પ્રકારોની પ્રતિકૃતિની ઉત્પત્તિ હોય છે. સમગ્ર માનવ મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ અણુનો નકશો તૈયાર કરવામાં આવ્યો છે. આનુવંશિક કોડના પ્રકારો આનુવંશિક કોડ, મોટાભાગના ભાગ માટે, સાર્વત્રિક છે, થોડા અપવાદો સાથેઃ મિટોકોન્ડ્રીયલ આનુવંશિકતામાં આમાંના કેટલાકનો સમાવેશ થાય છે. મોટાભાગના સજીવો માટે "સ્ટોપ કોડોન્સ" "યુએએ", "યુએજી" અને "યુજીએ" છે. કરોડરજ્જુમાં "એ. જી. એ". અને "એ. જી. જી". પણ સ્ટોપ કોડોન્સ છે, પરંતુ "યુ. જી. એ". નથી, જે તેના બદલે ટ્રિપ્ટોફન માટે કોડ કરે છે. મોટાભાગના સજીવોમાં આઇસોલ્યુસીન માટે "એયુએ" કોડ પરંતુ કરોડઅસ્થિધારી મિટોકોન્ડ્રીયલ એમઆરએનએમાં મેથિઓનાઇન માટે. અન્ય મિટોકોન્ડ્રીયલ એમ/ટી. આર. એન. એ. દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા સંકેતોમાં અન્ય ઘણી ભિન્નતાઓ છે, જે તેમના સજીવો માટે હાનિકારક નથી, અને જેનો ઉપયોગ એક સાધન તરીકે (વિવિધ પ્રજાતિઓના એમ. ટી. ડી. એન. એ./આર. એન. એ. વચ્ચેના અન્ય પરિવર્તન સાથે) સંબંધિત પ્રજાતિઓના સામાન્ય વંશની સાપેક્ષ નિકટતા નક્કી કરવા માટે કરી શકાય છે. (બે પ્રજાતિઓ જેટલી વધુ સંબંધિત હશે, તેમના મિટોકોન્ડ્રીયલ જિનોમમાં વધુ mtDNA/RNA પરિવર્તન સમાન હશે). આ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને, એવો અંદાજ છે કે પ્રથમ મિટોકોન્ડ્રિયા લગભગ 1.5 અબજ વર્ષો પહેલા ઉદ્ભવ્યો હતો. સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત પૂર્વધારણા એ છે કે મિટોકોન્ડ્રિયા એનારોબિક યુકેરિયોટમાં સહજીવી સંબંધમાં એરોબિક પ્રોકેરિયોટ તરીકે ઉદ્દભવ્યું છે. પ્રતિકૃતિ, સમારકામ, અનુલેખન અને અનુવાદ મિટોકોન્ડ્રીયલ પ્રતિકૃતિ પરમાણુ જનીનો દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે અને તે સમયે તે ચોક્કસ કોષની જરૂર હોય તેટલા મિટોકોન્ડ્રિયા બનાવવા માટે ખાસ અનુકૂળ હોય છે. મનુષ્યોમાં મિટોકોન્ડ્રીયલ ટ્રાન્સક્રિપ્શન ત્રણ પ્રવર્તકો, એચ1, એચ2 અને એલ (હેવી સ્ટ્રાન્ડ 1, હેવી સ્ટ્રાન્ડ 2 અને લાઇટ સ્ટ્રાન્ડ પ્રમોટર્સ) થી શરૂ થાય છે. H2 પ્રમોટર લગભગ સમગ્ર ભારે સ્ટ્રાન્ડનું લખાણ કરે છે અને L પ્રમોટર સમગ્ર પ્રકાશ સ્ટ્રાન્ડનું લખાણ કરે છે. H1 પ્રવર્તક બે મિટોકોન્ડ્રીયલ rRNA અણુઓના અનુલેખનનું કારણ બને છે. જ્યારે ટ્રાન્સક્રિપ્શન ભારે સ્ટ્રાન્ડ પર થાય છે ત્યારે પોલીસીસ્ટ્રોનિક ટ્રાન્સક્રિપ્ટ બનાવવામાં આવે છે. લાઇટ સ્ટ્રાન્ડ કાં તો નાના લખાણોનું ઉત્પાદન કરે છે, જેનો ઉપયોગ પ્રાઇમર તરીકે અથવા એક લાંબી લખાણ તરીકે થઈ શકે છે. પ્રાઇમરનું ઉત્પાદન મિટોકોન્ડ્રીયલ આરએનએઝ એમઆરપી (મિટોકોન્ડ્રીયલ આરએનએ પ્રોસેસિંગ) સાથે લાઇટ સ્ટ્રાન્ડ ટ્રાન્સક્રિપ્ટની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે. પ્રાઈમર બનાવવા માટે ટ્રાન્સક્રિપ્શનની જરૂરિયાત ટ્રાન્સક્રિપ્શનની પ્રક્રિયાને mtDNA પ્રતિકૃતિ સાથે જોડે છે. સંપૂર્ણ લંબાઈના લખાણોને કાર્યાત્મક ટી. આર. એન. એ., આર. આર. એન. એ. અને એમ. આર. એન. એ. અણુઓમાં કાપવામાં આવે છે. મિટોકોન્ડ્રિયામાં ટ્રાન્સક્રિપ્શનની શરૂઆતની પ્રક્રિયામાં ત્રણ પ્રકારના પ્રોટીનનો સમાવેશ થાય છેઃ મિટોકોન્ડ્રીયલ આરએનએ પોલિમરેઝ (પી. ઓ. એલ. આર. એમ. ટી.), મિટોકોન્ડ્રીયલ ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળ એ (ટી. એફ. એ. એમ.), અને મિટોકોન્ડ્રીયલ ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળો બી1 અને બી2 (ટી. એફ. બી. 1. એમ., ટી. એફ. બી. 2. એમ.). પી. ઓ. એલ. આર. એમ. ટી., ટી. એફ. એ. એમ., અને ટી. એફ. બી. 1. એમ. અથવા ટી. એફ. બી. 2. એમ. મિટોકોન્ડ્રીયલ પ્રમોટર્સ પર ભેગા થાય છે અને ટ્રાન્સક્રિપ્શન શરૂ કરે છે. દીક્ષા સાથે સંકળાયેલી વાસ્તવિક પરમાણુ ઘટનાઓ અજ્ઞાત છે, પરંતુ આ પરિબળો મૂળભૂત અનુલેખન મશીનરી બનાવે છે અને ઈન વિટ્રોમાં કાર્ય કરે છે તેવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ અનુવાદ હજુ પણ ખૂબ સારી રીતે સમજી શકાયો નથી. ઈન વિટ્રો અનુવાદો હજુ પણ સફળ થયા નથી, કદાચ પર્યાપ્ત એમ. ટી. એમ. આર. એન. એ., કાર્યાત્મક એમ. ટી. આર. એન. એ. ને અલગ કરવામાં મુશ્કેલીને કારણે અને સંભવતઃ એમ. આર. એન. એ. અનુવાદિત થાય તે પહેલાં જે જટિલ ફેરફારોમાંથી પસાર થાય છે તેના કારણે. મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ પોલિમરેઝ મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ પોલિમરેઝ (પોલ ગામા, જે પી. ઓ. એલ. જી. જનીન દ્વારા એન્કોડેડ છે) નો ઉપયોગ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન એમ. ટી. ડી. એન. એ. ની નકલ કરવા માટે થાય છે. કારણ કે ગોળાકાર એમ. ટી. ડી. એન. એ. પરમાણુ પરના બે (ભારે અને હળવા) સેર પ્રતિકૃતિના વિવિધ મૂળ ધરાવે છે, તે ડી-લૂપ મોડમાં પ્રતિકૃતિ બનાવે છે. એક સ્ટ્રાન્ડ પહેલા નકલ કરવાનું શરૂ કરે છે, બીજા સ્ટ્રાન્ડને વિસ્થાપિત કરે છે. આ ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી પ્રતિકૃતિ અન્ય સ્ટ્રાન્ડ પર પ્રતિકૃતિના મૂળ સુધી પહોંચે નહીં, તે સમયે અન્ય સ્ટ્રાન્ડ વિરુદ્ધ દિશામાં પ્રતિકૃતિ કરવાનું શરૂ કરે છે. આ બે નવા એમ. ટી. ડી. એન. એ. અણુઓમાં પરિણમે છે. દરેક મિટોકોન્ડ્રિયનમાં એમ. ટી. ડી. એન. એ. પરમાણુની ઘણી નકલો હોય છે અને એમ. ટી. ડી. એન. એ. અણુઓની સંખ્યા મિટોકોન્ડ્રીયલ વિખંડનમાં મર્યાદિત પરિબળ છે. મિટોકોન્ડ્રિયનમાં પૂરતા પ્રમાણમાં એમ. ટી. ડી. એન. એ., પટલ વિસ્તાર અને પટલ પ્રોટીન હોય તે પછી, તે બે મિટોકોન્ડ્રિયા બનવા માટે વિખંડન (જે બેક્ટેરિયા ઉપયોગ કરે છે તેના જેવું જ) માંથી પસાર થઈ શકે છે. પુરાવા સૂચવે છે કે મિટોકોન્ડ્રિયા એકબીજા વચ્ચે આનુવંશિક સામગ્રીના મિશ્રણ અને વિનિમય (ક્રોસઓવરના સ્વરૂપમાં) માંથી પણ પસાર થઈ શકે છે. મિટોકોન્ડ્રિયા કેટલીકવાર મોટા મેટ્રિક્સ બનાવે છે જેમાં ફ્યુઝન, ફિશન અને પ્રોટીનનું વિનિમય સતત થાય છે. એમ. ટી. ડી. એન. એ. મિટોકોન્ડ્રિયામાં વહેંચાયેલું છે (એ હકીકત હોવા છતાં કે તેઓ ફ્યુઝનમાંથી પસાર થઈ શકે છે). નુકસાન અને અનુલેખન ભૂલ મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન સાંકળ દ્વારા એટીપીના ઉત્પાદન દરમિયાન થતી ભૂલોથી મુક્ત ઓક્સિજન રેડિકલથી નુકસાન માટે સંવેદનશીલ છે. આ ભૂલો આનુવંશિક વિકૃતિઓ, કેન્સર અને તાપમાનમાં ફેરફારને કારણે થઈ શકે છે. આ રેડિકલ એમ. ટી. ડી. એન. એ. ના અણુઓને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે અથવા તેમને બદલી શકે છે, જેનાથી મિટોકોન્ડ્રીયલ પોલિમરેઝ માટે તેમની પ્રતિકૃતિ બનાવવી મુશ્કેલ બને છે. બંને કિસ્સાઓ કાઢી નાખવા, પુનઃગોઠવણી અને અન્ય પરિવર્તન તરફ દોરી શકે છે. તાજેતરના પુરાવાઓએ સૂચવ્યું છે કે મિટોકોન્ડ્રિયામાં ઉત્સેચકો હોય છે જે એમ. ટી. ડી. એન. એ. ને પ્રૂફરીડ કરે છે અને મુક્ત રેડિકલને કારણે થઈ શકે તેવા પરિવર્તનને ઠીક કરે છે. એવું માનવામાં આવે છે કે સસ્તન પ્રાણીઓના કોષોમાં જોવા મળતા ડીએનએ પુનઃસંયોજન પણ સમારકામ પુનઃસંયોજન પ્રક્રિયામાં સામેલ છે. મુક્ત રેડિકલને કારણે થતા વિલોપન અને પરિવર્તન વૃદ્ધત્વની પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલા છે. એવું માનવામાં આવે છે કે રેડિકલ પરિવર્તનનું કારણ બને છે જે મ્યુટન્ટ પ્રોટીન તરફ દોરી જાય છે, જે બદલામાં વધુ રેડિકલ તરફ દોરી જાય છે. આ પ્રક્રિયામાં ઘણા વર્ષો લાગે છે અને તે મગજ, હૃદય, સ્નાયુ અને કિડની જેવી ઓક્સિજન આધારિત પેશીઓમાં સામેલ કેટલીક વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયાઓ સાથે સંકળાયેલી છે. આ જેવી સ્વયં-વધારતી પ્રક્રિયાઓ પાર્કિન્સન, અલ્ઝાઇમર અને કોરોનરી ધમની રોગ સહિતના ડીજનરેટિવ રોગોના સંભવિત કારણો છે. કારણ કે મિટોકોન્ડ્રીયલ વૃદ્ધિ અને વિખંડન પરમાણુ ડીએનએ દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે, પરમાણુ ડીએનએમાં પરિવર્તન mtDNA પ્રતિકૃતિ પર વ્યાપક અસરો કરી શકે છે. આમાંના કેટલાક પરિવર્તનો માટેનું સ્થાન માનવ રંગસૂત્રો પર જોવા મળ્યું હોવા છતાં, તેમાં સામેલ ચોક્કસ જનીનો અને પ્રોટીન હજુ સુધી અલગ કરવામાં આવ્યા નથી. મિટોકોન્ડ્રિયાને વિખંડનમાંથી પસાર થવા માટે ચોક્કસ પ્રોટીનની જરૂર પડે છે. જો આ પ્રોટીન (ન્યુક્લિયસ દ્વારા ઉત્પન્ન) હાજર ન હોય, તો મિટોકોન્ડ્રિયા વધે છે પરંતુ તે વિભાજિત થતું નથી. આ વિશાળ, બિનકાર્યક્ષમ મિટોકોન્ડ્રિયા તરફ દોરી જાય છે. રંગસૂત્રોના જનીનો અથવા તેમના ઉત્પાદનોમાં ભૂલો મિટોકોન્ડ્રીયલ પોલિમરેઝને અટકાવીને મિટોકોન્ડ્રીયલ પ્રતિકૃતિને વધુ સીધી અસર કરી શકે છે અને એમ. ટી. ડી. એન. એ. માં પ્રત્યક્ષ અને પરોક્ષ રીતે પરિવર્તનનું કારણ પણ બની શકે છે. પરોક્ષ પરિવર્તન મોટેભાગે પરમાણુ ડીએનએમાંથી બનેલા ખામીયુક્ત પ્રોટીન દ્વારા બનાવવામાં આવેલા રેડિકલને કારણે થાય છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ રોગો મિટોકોન્ડ્રીયલ વિરુદ્ધ ન્યુક્લિયર જીનોમનું યોગદાન કુલ મળીને, મિટોકોન્ડ્રીયન લગભગ 3000 વિવિધ પ્રકારના પ્રોટીન ધરાવે છે, પરંતુ તેમાંથી માત્ર 13 મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએ પર કોડેડ છે. 3000 પ્રકારના પ્રોટીનમાંથી મોટા ભાગના એ. ટી. પી. ઉત્પાદન સિવાયની વિવિધ પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ હોય છે, જેમ કે પોર્ફિરિન સંશ્લેષણ. તેમાંથી માત્ર 3 ટકા એ. ટી. પી. ઉત્પાદન પ્રોટીન માટે કોડ કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે મિટોકોન્ડ્રિયાના પ્રોટીન મેકઅપ માટે મોટાભાગની આનુવંશિક માહિતી ક્રોમોસોમલ ડીએનએમાં હોય છે અને એટીપી સંશ્લેષણ સિવાયની પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ હોય છે. આનાથી એવી શક્યતા વધે છે કે મિટોકોન્ડ્રિયનને અસર કરતું પરિવર્તન ક્રોમોસોમલ ડીએનએમાં થશે, જે મેન્ડેલિયન પેટર્નમાં વારસામાં મળે છે. બીજું પરિણામ એ છે કે રંગસૂત્ર પરિવર્તન તેની ચોક્કસ જરૂરિયાતોને કારણે ચોક્કસ પેશીઓને અસર કરશે, પછી ભલે તે ઉચ્ચ ઊર્જાની જરૂરિયાતો હોય અથવા કેટાબોલિઝમ અથવા ચોક્કસ ચેતાપ્રેષકો અથવા ન્યુક્લિક એસિડના એનાબોલિઝમની જરૂરિયાત હોય. કારણ કે મિટોકોન્ડ્રીયલ જીનોમની ઘણી નકલો દરેક મિટોકોન્ડ્રિયન (મનુષ્યોમાં 2-10) દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે, મિટોકોન્ડ્રીયલ પરિવર્તન mtDNA પરિવર્તન દ્વારા વારસામાં મળી શકે છે જે ગર્ભાધાન પહેલાં અંડકોશની અંદર મિટોકોન્ડ્રિયામાં હાજર હોય છે, અથવા (ઉપર જણાવ્યા મુજબ) રંગસૂત્રોમાં પરિવર્તન દ્વારા. પ્રસ્તુતિ મિટોકોન્ડ્રીયલ રોગોની તીવ્રતા એસિમ્પ્ટોમેટિકથી માંડીને જીવલેણ સુધીની હોય છે, અને તે સામાન્ય રીતે મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએના હસ્તગત પરિવર્તનને બદલે વારસાગત રીતે થાય છે. આપેલ મિટોકોન્ડ્રીયલ પરિવર્તન મિટોકોન્ડ્રિયામાં સમસ્યાની તીવ્રતા અને અસરગ્રસ્ત મિટોકોન્ડ્રિયામાં રહેલા પેશીઓના આધારે વિવિધ રોગોનું કારણ બની શકે છે. તેનાથી વિપરીત, વિવિધ પરિવર્તનો પોતાને એક જ રોગ તરીકે રજૂ કરી શકે છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ રોગોની આ લગભગ દર્દી-વિશિષ્ટ લાક્ષણિકતા (વ્યક્તિગત દવા જુઓ) તેમને સચોટ રીતે ઓળખવા, નિદાન કરવા અને શોધી કાઢવા માટે ખૂબ જ મુશ્કેલ બનાવે છે. કેટલાક રોગો જન્મ સમયે અથવા તે પહેલાં પણ જોવા મળે છે (ઘણા મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે) જ્યારે અન્ય પુખ્તાવસ્થાના અંત સુધી પોતાને દર્શાવતા નથી (અંતમાં શરૂ થતી વિકૃતિઓ). આનું કારણ એ છે કે મ્યુટન્ટ વિરુદ્ધ જંગલી પ્રકારના મિટોકોન્ડ્રિયાની સંખ્યા કોષો અને પેશીઓ વચ્ચે બદલાય છે, અને તે સતત બદલાતી રહે છે. કારણ કે કોષોમાં બહુવિધ મિટોકોન્ડ્રિયા હોય છે, એક જ કોષમાં વિવિધ મિટોકોન્ડ્રિયામાં એમ. ટી. ડી. એન. એ. ની વિવિધ ભિન્નતા હોઈ શકે છે. આ સ્થિતિને હેટેરોપ્લાઝમી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જ્યારે કોઈ ચોક્કસ પેશી મ્યુટન્ટ વિરુદ્ધ વાઇલ્ડ ટાઇપ મિટોકોન્ડ્રિયાના ચોક્કસ ગુણોત્તર સુધી પહોંચે છે, ત્યારે રોગ પોતે હાજર થશે. ગુણોત્તર વ્યક્તિથી વ્યક્તિ અને પેશીથી પેશીમાં બદલાય છે (તેની ચોક્કસ ઊર્જા, ઓક્સિજન અને ચયાપચયની જરૂરિયાતો અને ચોક્કસ પરિવર્તનની અસરોને આધારે). મિટોકોન્ડ્રીયલ રોગો ખૂબ જ અસંખ્ય અને અલગ છે. મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએમાં અસાધારણતાઓને કારણે થતા રોગો ઉપરાંત, ઘણા રોગો મિટોકોન્ડ્રીયલ ડિસફંક્શન્સ દ્વારા સંકળાયેલા હોવાની શંકા છે, જેમ કે ડાયાબિટીસ મેલિટસ, કેન્સર અને રક્તવાહિની રોગના સ્વરૂપો, લેક્ટિક એસિડોસિસ, માયોપેથીના ચોક્કસ સ્વરૂપો, ઓસ્ટીયોપોરોસિસ, અલ્ઝાઇમર રોગ, પાર્કિન્સન રોગ, સ્ટ્રોક, પુરુષ વંધ્યત્વ અને જે વૃદ્ધત્વની પ્રક્રિયામાં પણ ભૂમિકા ભજવે છે. ફોરેન્સિક્સમાં હ્યુમન એમ. ટી. ડી. એન. એ. નો ઉપયોગ વ્યક્તિઓને ઓળખવામાં મદદ કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. ફોરેન્સિક પ્રયોગશાળાઓ ક્યારેક ક્યારેક માનવ અવશેષોને ઓળખવા માટે અને ખાસ કરીને જૂના અજાણ્યા હાડપિંજરના અવશેષોને ઓળખવા માટે mtDNA સરખામણીનો ઉપયોગ કરે છે. પરમાણુ ડીએનએથી વિપરીત, એમ. ટી. ડી. એન. એ. એક વ્યક્તિ માટે વિશિષ્ટ નથી, તેમ છતાં તેનો ઉપયોગ ઓળખ સ્થાપિત કરવા માટે અન્ય પુરાવાઓ (માનવશાસ્ત્રના પુરાવા, પરિસ્થિતિજન્ય પુરાવા અને તેના જેવા) સાથે સંયોજનમાં થઈ શકે છે. એમ. ટી. ડી. એન. એ. નો ઉપયોગ ગુમ થયેલ વ્યક્તિઓ અને અજાણ્યા અવશેષો વચ્ચેના સંભવિત મેળને બાકાત રાખવા માટે પણ થાય છે. ઘણા સંશોધકો માને છે કે એમ. ટી. ડી. એન. એ. પરમાણુ ડીએનએ કરતાં જૂના હાડપિંજરના અવશેષોની ઓળખ માટે વધુ યોગ્ય છે કારણ કે કોષ દીઠ એમ. ટી. ડી. એન. એ. ની નકલોની મોટી સંખ્યા ઉપયોગી નમૂના મેળવવાની તકમાં વધારો કરે છે, અને કારણ કે જીવંત સંબંધી સાથે મેળ ખાવાનું શક્ય છે, ભલે અસંખ્ય માતાની પેઢીઓ બંનેને અલગ કરે. ઉદાહરણ તરીકે, અમેરિકન ગેરકાયદેસર જેસી જેમ્સના અવશેષોની ઓળખ તેમના અવશેષોમાંથી કાઢવામાં આવેલા એમ. ટી. ડી. એન. એ. અને તેમની બહેનની સ્ત્રી-વંશની પ્રપૌત્રીના પુત્રના એમ. ટી. ડી. એન. એ. વચ્ચેની સરખામણીનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી. તેવી જ રીતે, રશિયાની છેલ્લી મહારાણી એલેક્ઝાન્ડ્રા ફેડોરોવના (હેસેની એલિક્સ) અને તેના બાળકોના અવશેષોને તેમના મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએની સરખામણી એડિનબર્ગના ડ્યુક પ્રિન્સ ફિલિપ સાથે કરવામાં આવી હતી, જેમની માતાની દાદી એલેક્ઝાન્ડ્રાની બહેન હેસેની વિક્ટોરિયા હતી. તેવી જ રીતે સમ્રાટ નિકોલસ દ્વિતીયના અવશેષોને ઓળખવા માટે તેમના મિટોકોન્ડ્રીયલ ડીએનએની સરખામણી ફીફના ત્રીજા ડ્યુક જેમ્સ કાર્નેગી સાથે કરવામાં આવી હતી, જેમની માતાની દાદી ડેનમાર્કની એલેક્ઝાન્ડ્રા (રાણી એલેક્ઝાન્ડ્રા) ડેનમાર્કના નિકોલસ દ્વિતીયની માતા ડાગમાર (મહારાણી મારિયા ફેડોરોવના) ની બહેન હતી. તેવી જ રીતે રાજા રિચાર્ડ ત્રીજાના અવશેષો. પિતૃ mtDNA પ્રસારણ માનવ મિટોકોન્ડ્રીયલ DNA હેપ્લોગ્રુપ્સ કેમ્બ્રિજ સંદર્ભ ક્રમ માનવ મિટોકોન્ડ્રીયલ મોલેક્યુલર ઘડિયાળ આનુવંશિક વંશાવળી ડેટાબેસેસની સૂચિ માટે જુઓ જે વપરાશકર્તાઓને તેમના Y-DNA અને mtDNA સાથે અન્ય લોકોને શોધવામાં મદદ કરે છે. સંદર્ભો વધુ વાંચન બાહ્ય કડીઓ