Mutacje w mitochondrialnym DNA
Każda z mutacji mtDNA dotyczy bezpośrednio (mutacje w genach kodujących polipeptydy) lub pośrednio (mutacje w genach kodujących mitochondrialne tRNA i rRNA) białek związanych fosforylacją oksydacyjną. Mutacje te upośledzają zatem wydolność energetyczną mitochondriów i w efekcie funkcjonowanie komórek i tkanek.
Mutacje prowadzące do wystąpienia objawów klinicznych można podzielić na dwie grupy:
mutacje punktowe oraz mutacje re aranżacyjne (delecje, duplikacje), za objawy chorobowe odpowiedzialne są przede wszystkim delecje. Tempo proliferacji niekompletnych cząsteczek mtDNA jest szybsze. Wśród anomalii dotyczących genomu mitochondrialnego wymienia się także deplecję, tj. zmniejszenie ilości mtDNA w stosunku do nDNA (jądrowy DNA). Choroby mitochondrialne związane ze zmniejszeniem ilości mtDNA określane są jako zespoły deplecji mtDNA.
MtDNA występuje w komórce w kilku tysiącach kopii (poliplazmia). Homoplazmia- wszystkie kopie są identyczne i prawidłowe lub wszystkie zmutowane. Heteroplazmia- tylko część kopii jest zmutowana. Objawy choroby mitochondrialnej zależą od stosunku mtDNA prawidłowego do mtDNA zmutowanego.
Choroby wywołane mutacjami punktowymi w mtDNA:
dziedziczna neuropatia nerwu wzrokowego Lebera (utrata wzroku w centrum pola widzenia spowodowana mutacjami, które wpływają na transport elektronów na pierwszym etapie łańcucha oddechowego)
neuropatia obwodowa mięśni z ataksją i zwyrodnieniem barwnikowym siatkówki (zwyrodnienie barwnikowe siatkówki, demencja, drgawki, ataksja, osłabienie mięśni, neuropatia czuciowa)
zespół Leigha (utrata zdolności ruchowych i werbalnych, degeneracja zwojów podstawy mózgu spowodowane zaburzoną funkcją enzymów uczestniczących w mitochondrialnym procesie produkcji energii)
encefalopatia mitochondrialna, kwasica metaboliczna, epizody udaropochodne
padaczka miokloniczna z poszarpanymi czerwonymi włoknami
Choroby związane z re-aranżacjami w mtDNA:
zespół szpikowo-trzustkowy Pearsona (niedokrwistość sideroblastyczna, zaburzenia wewnątrzwydzielnicze trzustki)
zespół Kearnsa-Sayre'a
zespół przewlekłej postępującej oftaloplegii