Mitochondriale DNA (mtDNA)

Mitochondriale DNA (mtDNA) ist ein ringförmiges, doppelsträngiges Genom von etwa 16.569 Basenpaaren, das in mehreren Kopien pro Zelle vorliegt und 13 essentielle Untereinheiten der oxidativen Phosphorylierungskomplexe, 22 Transfer-RNAs sowie 2 ribosomale RNAs kodiert, die für die mitochondriale Translation benötigt werden. Im Gegensatz zur Kern-DNA ist die mtDNA in Nukleoiden ohne schützende Histone verpackt, befindet sich in unmittelbarer Nähe zur Atmungskette – einer Hauptquelle reaktiver Sauerstoffspezies – und ist auf einen eigenständigen und weniger redundanten Satz von Reparaturenzymen angewiesen, was sie anfälliger für oxidative Schäden macht. Somatische mtDNA-Mutationen und -Deletionen akkumulieren mit dem Alter und sind in postmitotischen Geweben wie Muskel und Gehirn erhöht; ihre funktionelle Bedeutung reicht von einem Beitrag zur mitochondrialen Dysfunktion, wenn Heteroplasmie Schwellenwerte überschreitet, bis zur Auslösung der cGAS-STING-Immunaktivierung, wenn zytosolische mtDNA unter zellulärem Stress freigesetzt wird.