Eine kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Genetics veröffentlichte Studie wirft Licht auf das grundlegende wissenschaftliche Prinzip, dass mitochondriale DNA (mtDNA) ausschließlich über die mütterliche Linie vererbt wird. Zuvor wurde angenommen, dass die väterliche mtDNA nach der Befruchtung eliminert wird, doch diese Studie entdeckte, dass reife Spermien keine intakte mtDNA besitzen.

Forscher der Oregon Health & Science University und anderer Institutionen fanden heraus, dass zwar Spermien eine geringe Menge an Mitochondrien enthalten, jedoch keine mtDNA tragen. Es wurde auch festgestellt, dass Spermien ein essenzielles Protein, das mitochondriale Transkriptionsfaktor A (TFAM), das für den Erhalt der mtDNA erforderlich ist, nicht besitzen.

Obwohl nicht genau bekannt ist, warum Spermien keine mtDNA beisteuern, besagt eine Theorie, dass sie während der Befruchtung eine signifikante Menge an mitochondrialer Energie verbrauchen, was zu einer Anhäufung von Mutationen in der mtDNA führen könnte. Andererseits beziehen sich sich entwickelnde Eizellen, bekannt als Oozyten, ihre Energie hauptsächlich von umliegenden Zellen, was eine relativ intakte mtDNA ermöglicht.

Diese Studie unterstreicht die Bedeutung des mütterlichen Beitrags von mtDNA, indem sie einen evolutionären Vorteil bietet, indem das Risiko von mtDNA-Mutationen, die zu Krankheiten bei Nachkommen führen können, begrenzt wird. Mutationen in der mtDNA können potenziell lebensbedrohliche Störungen in Organen mit hohem Energiebedarf verursachen.

Um die Übertragung bekannter mtDNA-Störungen anzugehen, hat der entsprechende Autor der Studie, Shoukhrat Mitalipov, eine Methode namens mitochondriale Ersatztherapie entwickelt. Diese Technik ersetzt mutierte mtDNA durch gesunde mtDNA von Spendereizellen durch In-vitro-Fertilisation.

Obwohl klinische Studien mit diesem Verfahren in den USA begrenzt sind, werden sie in anderen Ländern zur Prävention von Krankheiten und Behandlung von Unfruchtbarkeit durchgeführt.

Die Forscher glauben, dass das Verständnis der Rolle von TFAM bei der Reifung und Befruchtung von Spermien entscheidend sein könnte, um bestimmte Unfruchtbarkeitsstörungen zu behandeln und die Effektivität assistierter Reproduktionstechnologien zu verbessern.

Diese Studie liefert wertvolle Informationen über den Mechanismus der mütterlichen Vererbung von mtDNA und deren Auswirkungen auf menschliche Fruchtbarkeit und Keimbahnzelltherapie.

Quelle:

Lee, W., et al. (2023) Molecular basis for maternal inheritance of human mitochondrial DNA. Nature Genetics. doi.org/10.1038/s41588-023-01505-9.