|
|
Effects of antidepressants and depressive disorders on mitochondrial functions
Hroudová, Jana ; Fišar, Zdeněk (vedoucí práce)
Poruchy nálady jsou závažná onemocnění, přesto jejich patofyziologie nebyla dostatečně objasněna. Biologické markery, které by zlepšily diagnostiku onemocnění nebo predikci úspěšné farmakoterapie, jsou hledány. Cílem práce bylo zjistit, zda jsou vybrané mitochondriální funkce ovlivněny antidepresivy, stabilizátory nálady a depresivní poruchou. Výzkum vychází z hypotéz poruch nálady a mechanismů účinků antidepresiv, ze zdokonalené monoaminové hypotézy, neurotrofní hypotézy a hypotézy o mitochondriální dysfunkci. Narušená funkce mitochondrií vede k poškození neuronů, které může souviset se vznikem poruch nálady. Účinky antidepresiv a stabilizátorů nálady na mitochondriální funkce mohou být vztaženy k jejich terapeutickým či vedlejším účinkům. Byly měřeny účinky farmakologicky odlišných antidepresiv a stabilizátorů nálady na mitochondrie izolované ze zvířecích mozků (in vitro model). Aktivita izoforem monoaminooxidasy (MAO) byla stanovena radiochemicky, aktivity dalších mitochondriálních enzymů spektrofotometricky. Celková aktivita systému oxidační fosforylace byla určena respirometrií s vysokým rozlišením. Metody byly modifikovány pro měření stejných parametrů v krevních destičkách u pacientů s depresivní epizodou a u zdravých kontrol. Všechna testovaná antidepresiva inhibovala aktivitu MAO, lišila...
|
|
|
Bacterial proteins in the biogenesis of mitochondria of unicellular eukaryotes.
Petrů, Markéta
v češtině Vznik mitochondrie z bakteriálního endosymbionta se řadí mezi zásadní momenty v evoluci eukaryot. Nedílnou součástí organelogeneze byl přesun genů endosymbionta do jádra hostitele a zároveň probíhající tvorba translokačních drah pro proteiny nově syntetizované v cytoplasmě hostitele. Výsledné komplexy translokáz jsou kombinací původních bakteriálních komponent a proteinů specifických pro eukaryota. Kromě translokáz určených pro import proteinů z cytoplazmy najdeme v současných mitochondriích i některé komponenty původních bakteriálních sekrečních drah. Zatímco funkce široce rozšířeného mitochondriálního homologu YidC, Oxa1, je dobře známá, role ojedinělých mitochondriálních Sec a Tat translokáz nebyla zatím objasněna. Více pozornosti bylo zatím věnováno jejich homologům v plastidech, kde se tyto translokázy podílejí na sestavování fotosyntetických komplexů. V této práci jsou shrnuty dosavadní poznatky o struktuře a funkci prokaryotických YidC, Sec a Tat translokáz a jejich eukaryotických homologů. Na základě porovnání obou organel endosymbiotického původu je navržena hypotéza o příčinách větší "evoluční úspěšnosti" v integraci bakteriálních translokáz do transportních drah plastidu.
|
|
|
Biochemical and molecular studies of cytochrome c oxidase and ATP synthase deficiencies
Fornůsková, Daniela ; Zeman, Jiří (vedoucí práce) ; Hyánek, Josef (oponent) ; Stiborová, Marie (oponent)
Mgr. Daniela Fornůsková Disertační práce Studium poruch cytochrom c oxidasy a ATP synthasy na biochemické a molekulární úrovni ABSTRAKT Savčí organismus je plně závislý na systému oxidativní fosforylace (OXPHOS) jako hlavním zdroji produkce energie (ATP) v buňce. Poruchy OXPHOS mohou být způsobeny mutacemi v genech kódovaných mitochondriální DNA nebo jadernou DNA. Část výzkumné práce je zaměřena na roli raně a pozdně se asemblujících, jaderně kódovaných, strukturních podjednotek cytochrom c oxidasy (CcO) a Oxa1l, lidského homologu kvasinkové mitochondriální Oxa1 translokasy, v biogenezi cytochrom c oxidasy a její funkci s využitím stabilní RNA interference COX4, COX5A, COX6A1 a OXA1L a ektopické exprese epitopově značených podjednotek Cox6a, Cox7a a Cox7b v buněčné linii HEK (lidské embryonální ledviny)-293. Naše výsledky ukazují, že zatímco podjednotky Cox4 a Cox5a jsou nezbytné pro asemblaci funkčního komplexu CcO, Cox6a podjednotka je důležitá pro její stabilitu. V buňkách se sníženou expresí OXA1L byla překvapivě zjištěna normální aktivita i hladina holoenzymu CcO, přestože inaktivace OXA1 u kvasinek vyvolá kompletní ztrátu aktivity CcO. Při studiu poruch OXPHOS v izolovaných mitochondriích kosterního svalu, srdce, jater a frontálního kortexu získaných od pacientů s Leigh syndromem (mtDNA mutace...
|
|
|
Molecular bases of sensitivity to electron transport chain inhibition-induced cell death
Blecha, Jan
1 Abstrakt česky Látky cílené na mitochondriální elektron transportní řetězec (ETC) vykazují dobrý potenciál v protinádorové terapii, ale molekulární podstata jejich specificity stále není zcela objasněná. S přihlédnutím k tomu, že většina somatických buněk je v klidovém neproliferujícím stavu a je vůči těmto látkám inertní, změny mitochondriálního metabolismu spojené se vstupem do klidového stavu by mohli objasnit resistenci. Z tohoto důvodu jsme v předložené práci analyzovali stav ETC spolu s hlavními důsledky jeho inhibice jako je zvýšená produkce reaktivních kyslíkatých radikálů (ROS) a snížená produkce ATP na pozadí indukce programované buněčné smrt v modelech nádoru prsu a v proliferujících a klidových netransformovaných buňkách. V první řadě jsme charakterizovali efekt nově vyvinuté protirakovinné látky, mitochondriálně cíleného tamoxifenu (MitoTam), in vitro a in vivo v modelech nádoru prsu s rozdílnou expresí onkogenu Her2. Ukázali jsme, že podstatou protinádorového účinku látky MitoTAM je efektivní inhibice respiračního komplexu I provázená vysokou mírou produkce ROS a to zejména v nádorech se zvýšenou hladinou Her2, které vykazují vyšší míru uspořádanosti ETC do superkomplexů spojenou s vyšší mírou respirace. Tyto výsledky naznačily, že nádory s vyšší mitochondriální respirací jsou citlivější k...
|
|
|
Effects of antidepressants and depressive disorders on mitochondrial functions
Hroudová, Jana ; Fišar, Zdeněk (vedoucí práce) ; Martásek, Pavel (oponent) ; Kuča, Kamil (oponent)
Poruchy nálady jsou závažná onemocnění, přesto jejich patofyziologie nebyla dostatečně objasněna. Biologické markery, které by zlepšily diagnostiku onemocnění nebo predikci úspěšné farmakoterapie, jsou hledány. Cílem práce bylo zjistit, zda jsou vybrané mitochondriální funkce ovlivněny antidepresivy, stabilizátory nálady a depresivní poruchou. Výzkum vychází z hypotéz poruch nálady a mechanismů účinků antidepresiv, ze zdokonalené monoaminové hypotézy, neurotrofní hypotézy a hypotézy o mitochondriální dysfunkci. Narušená funkce mitochondrií vede k poškození neuronů, které může souviset se vznikem poruch nálady. Účinky antidepresiv a stabilizátorů nálady na mitochondriální funkce mohou být vztaženy k jejich terapeutickým či vedlejším účinkům. Byly měřeny účinky farmakologicky odlišných antidepresiv a stabilizátorů nálady na mitochondrie izolované ze zvířecích mozků (in vitro model). Aktivita izoforem monoaminooxidasy (MAO) byla stanovena radiochemicky, aktivity dalších mitochondriálních enzymů spektrofotometricky. Celková aktivita systému oxidační fosforylace byla určena respirometrií s vysokým rozlišením. Metody byly modifikovány pro měření stejných parametrů v krevních destičkách u pacientů s depresivní epizodou a u zdravých kontrol. Všechna testovaná antidepresiva inhibovala aktivitu MAO, lišila...
|
|
|
The role of energy metabolism in cardioprotection induced by the adaptation to chronic hypoxia
Kolář, David
Energetický metabolismus srdce představuje jeden z nejkomplexnějších systémů těla vůbec. Nejen k zachování samotného života, ale také k tomu, aby bylo dokonale připravené na akutní změny (např. fyzická aktivita, emoční stres), si srdce vytvořilo jedinečnou schopnost využívat veškerých energetických substrátů (je tzv. metabolický "všežravec"). Za fyziologického stavu představují mastné kyseliny s dlouhým řetězcem primární substrát pracovního myokardu dospělého srdce. Nicméně, energetický metabolismus může být ovlivněn řadou patofyziologických stavů, které provázejí různá onemocnění. Jedním z nejnebezpečnějších onemocnění je bezesporu ischemicko-reperfúzní (I/R) poškození srdce a jeho akutní forma, infarkt myokardu. V několika posledních letech se v boji proti I/R osvědčily různé formy ischemického preconditioningu, avšak adaptace na chronickou hypoxii je pro svůj benefiční účinek v I/R známá již několik desetiletí. Změny energetického stavu srdce vyvolané adaptací na chronickou hypoxii nejsou zcela prozkoumány, a tak se v systému stále skrývá velké množství tajemství. Tato práce si klade za cíl zjistit, jakým způsobem ovlivňuje adaptace na chronickou hypoxii energetický metabolismus levé komory (LV) potkana v následujících modelech: 1. Vliv chronické normobarické hypoxie (CNH, 3 týdny, 5500 m)...
|
|
|
Úloha mitochondriálního genomu v kardioprotektivních mechanismech indukovaných adaptací na chronickou hypoxii
Nedvědová, Iveta
Studie kardioprotektivních intervencí jsou velmi významným tématem vzhledem k tomu, že ischemická choroba srdeční je jednou z hlavních příčin morbidity a mortality v západním světě. Kardioprotekce je v buňce zprostředkovávána řadou různých signalizačních drah a mnoho z nich přímo či nepřímo ovlivňují energetický metabolismus a mitochondrie. Mitochondrie jsou významně zasaženy při ischemicko-reperfúzním poškození srdce a stávají se tak potenciálním terapeutickým cílem. Jejich role v myokardu není jen v oblasti energetické homeostázy, ale i ve zprostředkování buněčné odpovědi na snížený přísun kyslíku a regulaci apoptózy. Tato práce si kladla za cíl přispět k poznání odpovědi hypertrofovaného srdce spontánně hypertenzního potkana (SHR) a odvozeného konplastického kmene s mitochondriálním genomem normotenzního kmene Brown Norway (SHR-mtBN ) na kardioprotektivní režim adaptace na chronickou normobarickou hypoxii (CNH, Fi 0.01). Adaptivní změny byly studovány na buněčné, proteinové i genové úrovni s použitím metod Real-time RT PCR, čipová analýza Biomark, Western blot, spektrofotometrická měření enzymatické aktivity a kvantitativní imunofluorescenční analýzy. Předložená práce vycházela z rozdílného kardioprotektivního fenotypu mezi kmeny SHR a SHR-mtBN , kdy po CNH byla u kmene SHR-mtBN pozorována...
|
|
|
Genetické příčiny deficitu cytochrom c oxidázy u dětí
Vondráčková, Alžběta ; Tesařová, Markéta (vedoucí práce) ; Brdička, Radim (oponent) ; Procházková, Dagmar (oponent)
Mitochondrie jsou hlavním, nepostradatelným zdrojem ATP, který je produkován především systémem oxidativní fosforylace (OXPHOS). Mutace v genech podmiňujících správnou funkci OXPHOS způsobují mitochondriální onemocnění, jejichž incidence je odhadována na 1:5000 živých narozených dětí. Cytochrom c oxidáza (COX) je klíčovým enzymem dýchacího řetězce, který katalyzuje přenos elektronů na kyslík za vzniku molekuly vody. Izolované nebo kombinované poruchy aktivity COX jsou spolu s deficitem komplexu I nejčastějším typem mitochondriální poruchy u dětí. Způsobeny jsou mutacemi v mitochondriálních nebo jaderných genech kódujících strukturní podjednotky a asemblační faktory jednotlivých komplexů OXPHOS. Přesná genetická podstata poruchy aktivity COX však zůstává u mnoha pacientů neobjasněna navzdory vzrůstajícímu počtu nově charakterizovaných genů. Cílem dizertační práce bylo popsat genetickou příčinu mitochondriálního onemocnění u skupiny 60 nepříbuzných dětí z České republiky s biochemicky potvrzenou poruchou COX. Optimalizovanou metodikou high-resolution melting byly identifikovány čtyři heterozygotní varianty v exonech genů COX4I2, COX5A, COX7A1 a COX10, které byly klasifikovány jako patologické, a proto jsou vhodnými kandidáty pro provedení cílené mutační analýzy u dětí s deficitem COX. Pomocí SNP DNA...
|
|
|
The role of mitochondrial creatine kinase and hexokinase in cardioprotective mechanisms induced by chronic hypoxia
Wasková, Petra
IN CZECH Ischemicko-reperfúzní (I/R) poškození, které je důsledkem infarktu myokardu, představuje hlavní příčinu úmrtí po celém světě. Jedním z nejúčinnějších kardioprotektivních intervencí zvyšujících odolnost srdce k I/R poškození je adaptace na chronickou hypoxii (CH). Avšak molekulární mechanismy CH nejsou zcela objasněny. Mezi nejdůležitější faktory zodpovědné za I/R poškození patří reaktivní formy kyslíku (ROS) produkované komplexy I a III mitochondriálního elektronového transportního řetězce. Potenciálními kandidáty udržující ROS na nízké úrovni jsou mitochondriální kreatinkináza (mtCKs) a dvě isoformy hexokinázy (HK1 a HK2). Tyto enzymy významně podporují mitochondriální oxidativní fosforylaci tím, že zvýšují dostupnost ADP pro komplex V dýchacího řetězce. Navíc HK navázaná na mitochondrie inhibuje navázání pro-apoptotického proteinu BAX, čímž chrání srdeční buňky vůči apoptóze. Kromě mitochondriální isoformy CK jsou v kardiomyocytech také přítomny dvě cytosolické isoformy CK (CKM a CKB), které pomáhají udržovat energetickou homeostázu. Na základě známých anatomických a fyziologických rozdílů mezi levou (LV) a pravou (RV) komorou se první studie zaměřila na porovnání těchto komor z hlediska energetického metabolismu a ko-lokalizace isoforem HK s mitochondriemi. Také byla stanovena hladina...
|
|
|
Structural and Functional Interactions of Mitochondrial ADP-Phosphorylating Apparatus
Nůsková, Hana ; Houštěk, Josef (vedoucí práce) ; Kolarov, Jordan (oponent) ; Kuda, Ondřej (oponent) ; Panicucci Zíková, Alena (oponent)
Komplexy oxidativní fosforylace (OXPHOS) se ve vnitřní mitochondriální membráně sdružují ve vyšší strukturní a funkční celky, tzv. superkomplexy. Jejich význam spočívá v cíleném směrování substrátu z jednoho komplexu na druhý. V případě ATP syntázy byly popsány její dimery i vyšší oligomery a také ATP syntazom, v rámci nějž dochází k seskupení ATP syntázy s přenašečem adeninových nukleotidů (ANT), zajišťujícím výměnu syntetizovaného ATP za cytosolické ADP, a fosfátovým přenašečem (PiC), umožňujícím import fosfátu do matrix mitochondrie. I když je existence tohoto superkomplexu obecně přijímána, experimentální důkazy nejsou dostatečné. V rámci této práce byly detailně zkoumány strukturní interakce ATP syntázy, ANT a PiC. Jejich vzájemné vztahy byly sledovány nejprve na úrovni exprese jednotlivých komponent ATP syntazomu, ať již za fyziologických podmínek v různých tkáních potkana, nebo na modelu deficiencí ATP syntázy v buňkách pacientů s různými genetickými defekty ATP syntázy. Konkrétně se jednalo o mutace v jaderných genech ATP5E a TMEM70, které kódují podjednotku ε, respektive pomocný faktor v biogenezi ATP syntázy TMEM70, a o mikrodeleci na rozhraní genů MT-ATP6 a MT-COX3, která negativně ovlivňuje mitochondriální translaci podjednotek a ATP syntázy a Cox3 cytochrom c oxidázy. Funkční a...
|
host ::
RSS.