6.15 : Mitokondriyal ve Kloroplast Genlerin Eksportu

Mitokondri ve kloroplastlardakiler gibi organel genomları, prokaryotik atalarındakilerden daha küçüktür. Bunun nedeni, evrim sırasında genlerinin çoğunun çekirdeğe aktarılmış olmasıdır. Kalan birçok gen de, mitokondriyal veya kloroplast genomuna dönüşemeden kaybedilmiştir.

Bu aktarılan genler, organel DNA'sının çekirdek bileşenleri olarak bilinir. Tam olarak söylersek, mitokondriden gelen genler, mitokondriyal DNA'nın çekirdek bileşenleridir. Ve kloroplastlardan gelen genler de, plastid DNA'sının çekirdek bileşenleridir.

Hücrelerin neden mitokondri ve kloroplastlardan gelen genleri çekirdeğe aktarabildiğine dair bir teori, mitokondri ve kloroplastlardaki elektron transfer reaksiyonlarının mutasyona neden olan serbest radikaller oluşturduğudur. Bu genlerin dışa aktarılması, serbest radikallere maruz kalmayı ve zararlı mutasyon olasılığını azaltır. Ek olarak, çekirdek, mitokondri ve kloroplastlardan daha etkili bir DNA onarım sistemine sahiptir.

Mitokondriyal ve kloroplast DNA'sı sadece tek bir ebeveynden kalıtımla alındığından, eşeysel rekombinasyona uğramazlar. Bununla birlikte, genler, çekirdek DNA'sına eklendikten sonra, her iki ebeveynden gelen genler kalıtımla alınır. Eşeysel rekombinasyon, her iki ebeveynden gelen genlerin yeniden düzenlenmesine izin verir;bu da istenmeyen mutasyonların birikmesini önleyebilir ve çevreleyen ortama adaptasyonu artırabilir.

Çekirdek DNA'sının transkripsiyon ve translasyon mekanizmaları, mitokondri ve kloroplastlardan farklıdır. Bu nedenle, dışa aktarılan genlerin düzgün çalışması için birçok değişiklik geçirmesi gerekir. Bu değişikliklere, doğru şekilde mRNA ve protein üretimi için gerekli olan, bir başlatıcı ve bir sonlandırıcı için yeni DNA dizilerinin eklenmesi de dahildir.

Protein ürününü mitokondriye veya kloroplasta yönlendirmek için, bir hedefleme dizisi de eklenir. Dışa aktarılan genlerin çoğu, mitokondri ve kloroplastta orijinal işlevlerini korur. Bununla birlikte, bazı durumlarda dışa aktarım, yeni işlevlere sahip genlerin gelişmesine yol açmıştır.