|
|
Studium systému oxidativní fosforylace u vzácných typů mitochondriálních onemocnění
Zdobinský, Tomáš ; Tesařová, Markéta (vedoucí práce) ; Pecinová, Alena (oponent)
Buňky savců jsou ve svém bioenergetickém metabolismu závislé na produkci ATP především pomocí systému oxidační fosforylace (OXPHOS). Poruchy správné funkce OXPHOS mohou vést ke vzniku dědičných mitochondriálních onemocnění s různou závažností a rozmanitými projevy. Nejvážněji bývají zasaženy tkáně s vysokými energetickými nároky, které jsou však obtížně dostupné pro biochemická a jiná vyšetření. Cílem práce bylo především charakterizovat dopady mutací sedmi různých genů (OPA1, DARS2, NDUFS8, NR2F1, HTRA2, MGME1, POLG) na bioenergetický metabolismus a strukturu mitochondrií kožních kultivovaných fibroblastů osmi pacientů s mitochondriálním onemocněním. Hlavní použitou metodou bylo měření spotřeby kyslíku permeabilizovanými buňkami pomocí vysoce citlivé polarografie. Tímto způsobem byly zjištěny výrazné změny v respiraci fibroblastů čtyř pacientů. U dvou z nich a dvou dalších linií byly pomocí fluorescenční mikroskopie zjištěny změny morfologie mitochondriálního retikula oproti kontrolám při použití různých kultivačních podmínek. Kožní fibroblasty jsou relativně snadno dostupné a nabízí řadu výhod pro účely diagnostiky i studia. Výsledky této práce ilustrují možnosti jejich využití mj. pro validaci potenciálních kauzálních mutací mitochondriálních onemocnění, především však v kombinaci s dalšími...
|
|
|
Functional characterization of LACE1 APTase and mitochondrial AAA proteases YME1L and AFG3L2 in mitochondrial protein homeostasis.
Tesařová, Jana ; Stibůrek, Lukáš (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent) ; Pecina, Petr (oponent)
Udržení mitochondriální proteinové homeostázy je nezbytnou podmínkou pro průběh klíčových buněčných procesů a udržení buněčné integrity. Je zajištěna mnoha specifickými mitochondriálními proteázami s možnými chaperonovými funkcemi aktivních v různých mitochondriálních subkompartmentech. V první části této disertační práce jsme se zaměřili na charakterizaci funkčního překrývání a spolupráce proteolytických podjednotek AFG3L2 a YME1L mitochondriálních komplexů m-a i- AAA lokalizovaných ve vnitřní mitochondriální membráně. Dvojitě utišená buněčná linie AFG3L2/YME1L vykazovala výraznou změnu ve zpracování isoforem OPA1, výrazné zvýšení proteázy OMA1 a snížení proteinu SPG7. Naše výsledky ukazují spolupráci a částečně i nadbytečné funkční překrývání proteáz AFG3L2 a YME1L v udržení mitochondriální proteinové homeostázy, a dále podtrhují jejich důležitost pro mitochondriální a buněčné funkce a integritu. Cílem druhé části bylo charakterizovat buněčnou funkci proteinu LACE1 v mitochondriální proteinové homeostáze. Protein LACE1 je lidský homolog kvasinkové ATPázy Afg1. Z našich výsledků vyplývá, že LACE1 je mitochondriální integrální membránový protein, který existuje jako součást tří komplexů o přibližné molekulové hmotnosti 140, 400 a 500 kDa a zprostředkovává degradaci jaderně kódovaných podjednotek...
|
|
|
Structural composition and functional properties of mitochondrial FoF1 ATP synthase on models of specific subunits deficiencies
Efimova, Iuliia ; Mráček, Tomáš (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent)
Mitochondriální ATP syntáza je posledním z komplexů oxidačně fosforylačního (OXPHOS) systému lokalizovaného na vnitřní mitochondriální membráně. Její hlavní funkcí je využití mitochondriálního membránového potenciálu (Δψm) vytvořeného komplexy elektron transportního řetězce (ETC) k produkci energie ve formě ATP. Savčí ATP syntáza je sestavená ze 17 různých podjednotek, které jsou organizovány do membránové Fo a do matrix směřující F1 domény. Defekty komplexu V a jejich projevy na úrovni mitochondrií, buněk, tkání i celého organizmu byly zkoumány na různých modelech, včetně lidských buněčných linií odvozených z tkání pacientů. V mnoha případech vykazují mitochondriální onemocnění tzv. prahový efekt (efekt thresholdu), při kterém se defekt na úrovni genu fenotypově projeví pouze v případě poklesu enzymové aktivity a/nebo obsahu konkrétního komplexu pod určitou prahovou hodnotu. Tato práce byla zaměřená na objasnění funkčních dopadů deficience ATP syntázy u HEK293 buněčných linií s potlačenou expresí γ, δ nebo ε podjednotek centrálního stonku ATP syntázy. Analyzovali jsme řadu klonů s utišenou expresí uvedených podjednotek a ukázali na proměnlivé snížení obsahu sestavené ATP syntázy, kterému odpovídalo i snížení obsahu jednotlivých podjednotek tohoto enzymu. Jedinou výjimkou byla podjednotka Fo-c,...
|
|
|
Delece v lidské mitochondriální DNA a příčiny jejich vzniku
Zdobinský, Tomáš ; Tesařová, Markéta (vedoucí práce) ; Kazantsev, Dmitry (oponent)
Mitochondrie jsou organely eukaryotních buněk zajišťující především energetický metabolismus, podílí se však i na metabolických dějích jako je biosyntéza aminokyselin, hemových skupin, železosirných komplexů aj. Mitochondriální poruchy představují heterogenní skupinu onemocnění, která se mohou projevit jak v dětském, tak v dospělém věku. Postihují odlišným způsobem různé tkáně a orgány, nejčastěji se však projeví poruchami nervového systému, kosterní svaloviny, případně jater, ledvin nebo endokrinní soustavy. Delece mitochondriální DNA se podílejí na patologii mnoha z těchto onemocnění a jsou příznakem několika syndromů. Vznikají pravděpodobně v důsledku zastavení replikačního aparátu během replikace mitochondriální DNA a následného vzniku dvouřetězcového zlomu. To může být způsobeno především patogenními změnami proteinů replikačního aparátu a metabolismu nukleotidů. Cílem této práce je shrnutí poznatků o stavbě mitochondrií a struktuře a replikaci jejich genomu, ale především vytvoření přehledu nejdůležitějších proteinů, jejichž mutace vede ke vzniku mitochondriálních onemocnění doprovázených delecemi v mtDNA, a poznatků o mechanismu jejich vzniku.
|
|
|
Oxidative phosphorylation addiciton as a new approach to the therapy of neoplastic diseases
Růžičková, Anna ; Neužil, Jiří (vedoucí práce) ; Merta, Ladislav (oponent)
Nádorová onemocnění jsou dnes jednou z nejčastějších příčin úmrtí v industrializovaném světě, proto nalezení nových přístupů k jejich léčbě je velmi žádoucí. Nedávné výsledky ukazují na nezbytnou roli mitochondriální respirace pro růst nádorů. Je to zejména spojeno s objevem horizontálního přenosu mitochondrií mezi hostitelem a nádorovými buňkami s poškozenou mitochondriální DNA, který je nezbytný pro obnovu mitochondriáolní respirace, bez níž nádory nemohou růst. Zdá se, že stupeň respirace nutný pro růst nádorů se liší v jejich různých typech. Tuto hypotézu, kterou nazýváme "závislost na oxidativní fosforylaci", bude nutné ověřit, a na jejím základě bude možné navrhnout novou léčbu nádorových onemocnění za použití látek, které působí přímo na mitochondriální respirační komplexy. Klíčová slova: mitochondrie, oxidativní fosforylace, horizontální transfer mitochondriální DNA, nádorová onemocnění, mitochondriálně cílené protirakovinné látky
|
|
|
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...
|
|
|
Studium metabolismu leukemických buněk ve vztahu k citlivosti na terapii
Šimčíková, Markéta ; Starková, Júlia (vedoucí práce) ; Čuřík, Nikola (oponent)
Akutní lymfoblastická leukemie (ALL) je nejčastějším maligním onemocně- ním u dětí. Navzdory velkým úspěchům v léčbě tohoto onemocnění, relaps stále postihuje 15 - 20 % pacientů. Jedním z možných důvodů relapsu je vznik rezistence na cytostatika. Důležitou složkou chemoterapie u dětské ALL je L-asparagináza a právě rezistence vůčí ní často komplikuje průběh léčby. Příčiny vzniku rezistence zatím nebyly dostatečně popsány. Tato diplomová práce je součástí rozsáhlého projektu, který se snaží objasnit mechanismy účinku L-asparaginázy a příčiny vzniku rezistence na toto chemoterapeu- tikum. Rozdílné metabolické nároky u nádorových buněk byly popsány již v roce 1924 O. H. Warburgem a jsou předmětem zkoumání dodnes. Cílem této práce bylo zjistit vztah mezi bazálním metabolickým nasta- vením leukemických buněk a jejich citlivostí na L-asparaginázu. Za tímto účelem byly podrobně prozkoumány dvě metabolické dráhy, glykolýza a oxi- dativní fosforylace, pomocí přístroje Seahorse Bioanalyzer. Dále byla deteko- vána exprese vybraných genů, jejichž produkty se podílí na procesu glykolýzy. Studován byl také obsah mitochondriálního retikula v buňkách, exprese genu pro asparagin syntetázu a velikost buněk. Experimenty byly prováděny na 19 modelových leukemických buněčných liniích, které reprezentovaly genoty- picky...
|
|
|
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...
|
|
|
Dopad izolovaného deficitu F1FO-ATP syntázy na ostatní komplexy oxidační fosforylace v kožních fibroblastech v závislosti na podmínkách kultivace
Kedrová, Kateřina ; Stiborová, Marie (vedoucí práce) ; Poljaková, Jitka (oponent)
Izolovaný deficit F1FO-ATPsyntázy je skupinou mitochondriálních onemocnění způsobených mutacemi v jaderně- a mitochondriálně-kódovaných strukturních podjednotkách, nebo jaderně-kódovaných faktorech biogenese komplexu F1FO-ATPsyntázy. Nejčastěji jsou to mutace v genu MTATP6, nacházející se v mitochondriální DNA, a v genu TMEM70, nacházející se v jaderné DNA. Gen MTATP6 kóduje strukturní podjednotku "a" komplexu F1FO-ATPsyntázy a jeho mutace způsobuje snížené množství F1FO-ATPsyntázy a její fosforylační aktivitu. Gen TMEM70 kóduje protein vnitřní mitochondriální membrány o velikosti 21 kDa s doposud zcela neobjasněnou funkcí a jeho mutace způsobuje poruchu biogeneze komplexu F1FO-ATPsyntázy. Cílem práce bylo studovat ve dvou liniích primárních kožních fibroblastů s izolovaným deficitem F1FO-ATPsyntázy (mutace m.8851T>C v MTATP6 a mutace c.317-2A>G v TMEM70) dopad tohoto deficitu na systém oxidační fosforylace, vybrané mitochondriální proteiny a mitochondriální síť ve srovnání s kontrolní linií primárních kožních fibroblastů v prvních dnech kultivace (1-5 dní) v médiu obsahujícím jako zdroj sacharidů galaktózu nebo glukózu a v médiu s přítomnou a nepřítomnou aminokyselinou L-glutaminu. U kontrolní linie kultivované v médiu DMEM obsahujícím jako zdroj sacharidů galaktózu bylo nalezeno vyšší množství...
|
|
|
Exprese vybraných defektů oxidativní fosforylace na úrovni kultivovaných fibroblastů.
Marková, Michaela ; Hansíková, Hana (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent)
AAbbssttrraakktt:: Savčí organismus je zcela závislý na produkci ATP systémem oxidativní fosforylace (OXPHOS) na vnitřní mitochondriální membráně. OXPHOS se skládá z komplexů I-IV dýchacího řetězce, ATP syntázy a součástí jsou také 2 elektronové přenašeče cytochrom c a koenzym Q. Poruchy mitochondriálního energetického metabolismu způsobené defekty OXPHOS jsou charakteristické extrémní heterogenitou klinických příznaků, variabilitou postižených tkání a také tíží defektu na úrovni jednotlivé tkáně. Ne vždy jsou poruchy jasně vyjádřeny na úrovni dostupných tkání či nejsnáze dosažitelných kultivovaných fibroblastů a/nebo zatím dostupnými metodami nejsme schopni tyto defekty na úrovni fibroblastů zachytit. Cílem diplomové práce bylo pomocí biochemických metod, zejména vysoce citlivé polarografie, identifikovat poruchy OXPHOS na úrovni kultivovaných fibroblastů a charakterizovat jejich funkční dopad na mitochondriální energetický metabolismus jako celek. Biologickým materiálem bylo 10 linií kultivovaných kožních fibroblastů od pacientů s izolovanými (SURF1, SCO2, ND1, ND5) nebo kombinovanými poruchami komplexů OXPHOS, jejichž biochemický defekt byl potvrzen ve svalové tkáni a také od 14 pacientů s mitochondriální dysfunkcí sekundárního charakteru (8 pacientů s Huntingtonovou chorobou, 6 pacientů s poruchou...
|
host ::
RSS.