Ecco come spariscono i mitocondri paterni / Here's how the paternal mitochondria disappear

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Tutte le nostre cellule contengono mitocondri che derivano solamente dalla madre: quelli paterni iniziano ad autodistruggersi subito dopo la fecondazione della cellula uovo perché la loro mancata scomparsa sarebbe un rischio per la sopravvivenza dell'embrione.

Le nostre cellule ospitano solo mitocondri ereditati dalla madre e nessuno di origine paterna perchè questi ultimi - che pure sono presenti in gran numero negli spermatozoi - iniziano ad autodistruggersi subito dopo che lo spermatozoo è penetrato nella cellula uovo. E lo fanno per una buona ragione: la loro sopravvivenza sarebbe pericolosa per l'embrione. A scoprirlo è uno studio - condotto da un gruppo di ricercatori dell'Università del Colorado a Boulder e pubblicato su "Science" - che ha individuato i meccanismi di questo processo.

I mitocondri sono organelli che si trovano all'interno di quasi tutte le cellule di animali, piante e funghi, dove hanno un ruolo di primo piano nella produzione dell'energia necessaria alla sopravvivenza delle cellule stesse. Tuttavia, poco dopo che uno spermatozoo è penetrato nella cellula uovo, i mitocondri che contiene spariscono e quindi le cellule dell'embrione e del nuovo organismo che si svilupperà possiedono solo mitocondri materni.

Grazie a un innovativo abbinamento di microscopia elettronica e tomografia, Qinghua Zhou e colleghi sono riusciti a seguire da vicino gli eventi che provocano questa scomparsa in un uovo fecondato e nelle prime fasi di sviluppo del verme Caenorhabditis elegans. Hanno scoperto così che subito dopo la fecondazione, i mitocondri paterni iniziano ad autodistruggersi per  essere poi completamente demoliti da strutture intracellulari della cellula uovo dette autofagosomi.

L'analisi del genoma dei mitocondri paterni durante le prime fasi di sviluppo embrionale (i mitocondri sono dotati di un proprio genoma distinto da quello nucleare della cellula), ha fatto capire ai ricercatori che il processo è innescato da un gene, chiamato cps-6.

In una serie di esperimenti Qinghua 

Zhou e colleghi hanno scoperto che il gene produce un enzima che intacca la membrana mitocondriale, stimolando l'azione degli autofagosomi. Se vengono privati di quel gene, i mitocondri paterni resistono nell'embrione molto più a lungo.

Con effetti devastanti: se l'embrione ha mitocondri paterni, la probabilità che non sopravviva è molto più elevata del normale.

Le ragioni di questa pericolosità dei mitocondri paterni per l'embrione non è chiara, ma i ricercatori ipotizzano che sia legata a qualche incompatibilità nel sistema di segnalazione fra il genoma nucleare della cellula e quello mitocondriale: i messaggeri chimici provenienti dai mitocondri paterni produrrebbero un "rumore" che interferisce con i segnali provenienti dai mitocondri materni.

ENGLISH

All of our cells contain mitochondria that only originates from the mother: paternal ones begin to self-destruct immediately after fertilization of the egg cell because their missed disappearance would be a risk for the survival of the embryo.

Our cells only contain mitochondria inherited from the mother and nobody of paternal origin because the latter - which are also present in large numbers in the sperm - begin to self-destruct immediately after the sperm has penetrated into the egg cell. And they do it for a good reason: their survival would be dangerous for the embryo. To find out is a study - conducted by a group of researchers from Colorado University in Boulder and published on "Science" - which identified the mechanisms of this process.

Mitochondria are organelles found in almost all cells of animals, plants and fungi, where they play a prominent role in the production of the energy necessary for the survival of the cells themselves. However, shortly after a sperm has penetrated into the egg cell, the mitochondria that it contains disappear and therefore the cells of the embryo and the new organism that will grow will possess only maternal mitochondria.

Thanks to an innovative combination of electronic microscopy and tomography, Qinghua Zhou and colleagues have been able to closely follow the events that led to this disappearance in a fertilized egg and in the early stages of developing the worm Caenorhabditis elegans. They found out that immediately after the fertilization, paternal mitochondria began to self-destruct, to be completely demolished by intracellular structures of the egg cell called self-phagocytes.

The genome analysis of paternal mitochondria during the early stages of embryonic development (mitochondria have a distinct genome distinct from that of the cell nucleus), made it clear to researchers that the process is triggered by a gene called cps-6 .

In a series of Qinghua experiments

Zhou and colleagues discovered that the gene produces an enzyme that affects the mitochondrial membrane, stimulating the action of self-phagocytes. If they are deprived of that gene, paternal mitochondria resist the embryo much longer.

With devastating effects: If the embryo has paternal mitochondria, the probability that it does not survive is much higher than normal.

The reasons for this dangers of paternal mitochondria for the embryo are not clear, but researchers suggest that it is linked to some incompatibility in the signaling system between the nuclear and the mitochondrial nuclear genome: chemical messengers from paternal mitochondria would produce a " Noise "that interferes with signals from maternal mitochondria.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2016/06/25/news/meccanismo_sparizione_mitocondri_paterni_embrione-3139755/