|
|
Využití ketogenní diety u dědičných poruch ATP syntázy
Kudrnovská, Barbora ; Mráček, Tomáš (vedoucí práce) ; Tesařová, Markéta (oponent)
Tmem70 protein hraje významnou roli v bioegenezi ATP syntázy, přičemž mutace v Tmem70 genu jsou častou příčinou mitochondriálního onemocnění asociovaného s neonatální encefalokardiomyopatií. Podobně jako u jiných mitochondriálních chorob, ani v případě defektů Tmem70, není zatím k dispozici žádná možnost léčby. Ketogenní dieta (KD) se však jeví jako možná terapeutická intervence pro řadu mitochondriálních poruch, a naše předběžné výsledky ukazují její pozitivní vliv i u myšího modelu Tmem70 dysfunkce. Proto jsme se u Tmem70 modelu rozhodli otestovat možné využití modifikované KD, která by mohla být přijatelnější alternativou pro možné využití u lidských pacientů. Efekt modifikované KD byl zkoumán na myším modelu tamoxifenem indukovaného celotělového knockoutu Tmem70 (Tmem70 KO). Modifikovaná KD vedla k lepšímu přežívání, zpomalení úbytku hmotnosti a normalizaci plazmatických ukazatelů jaterního poškození. Detekovali jsme pozitivní efekt modifikované KD na asemblaci ATP syntázy v případě jaterní tkáně, naopak kosterní svalovina vykazovala pouze minimální odezvu. Na základě výsledků této práce usuzujeme, že ačkoliv absence funkčního Tmem70 vede k zasažení jaterní i svalové tkáně, větší vliv na fenotypický projev u Tmem70 KO myšího modelu má jaterní patologie, která je vlivem modifikované KD částečně...
|
|
|
Molecular basis of deficit of F1Fo-ATP synthase and its impact on energy metabolism of a cell
Štufková, Hana ; Tesařová, Markéta (vedoucí práce) ; Kuncová, Jitka (oponent) ; Janovská, Petra (oponent)
Hlavní funkcí mitochondrií je produkce energie prostřednictvím procesu oxidační fosforylace. ATP syntáza je makromolekulární rotační stroj lokalizovaný ve vnitřní mitochondriální membráně katalyzující syntézu adenosintrifosfátu (ATP) z adenosindifosfátu (ADP) a anorganického fosfátu (Pi). Mitochondrialní poruchy ATP syntázy představují heterogenní skupinu onemocnění charakterizovanou různou závažností klinického fenotypu s nástupem od narození nebo v pozdějších fázích života. Mutace v mitochondriální nebo jaderné DNA mohou vést k poruše ATP syntázy, a to buď izolovaně, nebo v kombinaci s defekty dalších komplexů systému oxidační fosforylace. Cílem práce bylo charakterizovat protein TMEM70, asemblační faktor ATP syntázy, a studovat vliv nových variant vedoucích k deficitu ATP syntázy v pacientských vzorcích. TMEM70 je 21 kDa velký protein vnitřní mitochondriální membrány s orientací obou konců do mitochondriální matrix, který tvoří v membráně vyšší oligomerní struktury. Naše výsledky ukázaly, že absence proteinu TMEM70 vede ke vzniku izolovaného deficitu komplexu V, s přítomností adaptačního/kompenzačního efektu komplexů dýchacího řetězce. Ve svalových mitochondriích byly pozorovány různé stupně deficitu ATP syntázy způsobené extrémně vzácnými heteroplazmatickými variantami v genu MT-ATP6. Zatímco...
|
|
|
"Characterization of Pathogenic Variants of Mitochondrial Carriers and Transporters With the Use of Biochemical Methods: Revealing Novel Mutations and Deletions in Patient Samples, Assumed to be Associated With Rare Diseases."
BEHENSKY, Magdalena Maria
Research concerning orphan diseases pose a challenge to the scientific community, however, they are both of great interest and great necessity, leading to the improvement of treatment opportunities for the 263 to 446 million people affected worldwide and, subsequently, their quality of life. The presence of mitochondria in virtually all kinds of cells, with the exception of mature erythrocytes, make clinical diagnosis of mitochondrial diseases extremely challenging and difficult, as dysfunction in mitochondria can affect any organ, or even whole organ systems. A major challenge for modern medical science, is the identification of the genes affected, which cause specific rare diseases in humans. New technologies, such as next-generation sequencing, and, therefore, the possibility of identifying genetic variations, are rapidly proceeding. Consequently, available treatments, or genetic counseling can be found more often. SLC25A3 is a mitochondrial phosphate-carrier responsible for the transport of inorganic phosphate into the mitochondrial matrix, which is required for the final step of oxidative phosphorylation, and the process of aerobic synthesis of ATP. Alteration in this gene, located on chromosome 12q23.1, is known to cause PiC deficiency (OMIM 610773), which affects the heart-/muscle-specific phosphate-carrier isoform A (PiC-A) [19, 23, 24, 26]. The aim of the Master's Thesis, was to ascertain the impact of the mutation on the activity of the phosphate carrier, and the patient's resulting life expectancies. Previously, three mutations have been described in seven patients, as being homozygous, affecting exon 3A, with the exception of one, which is compound heterozygous and affecting exon 4. The four novel SLC25A3 mutations (p.Gly72Glu, p.Thr81Lys, p.Asp87Tyr, p.Ala124Pro) are homozygous, one (p.Gly72Glu) having been described previously [19,26,30]. In the context of this thesis, four patient samples were used for experimentation, each containing one of these homozygous mutations. SLC19A3 encodes the thiamine transporter 2 (hTHTR2), dysfunctions lead to recurrent encephalopathy, basal ganglia necrosis, generalized dystonia, severe disability and early death. Patients with changes in SLC19A3, located on the second chromosome (q36.3), show a considerable reduction of free-thiamine in cerebrospinal fluid and fibroblasts [34]. The clinical pathology of SLC19A3 is heterogeneous, and, likely, related to the age of onset [49]. Previously, Mayr et al. [27] reported various mutations associated with a thiamine pyrophosphokinase deficiency in encephalopathic children, as well as Kevelam et al. [70], who reported mutated SLC19A3 (p.Ser181Pro, p. Leu385Arg and p.Gly23Val) in patients with an early-infantile, lethal encephalopathy. Furthermore, Schänzer et al. [60], Whitford et al. [71] and Fl?nes et al. [63] have reported bigger partial deletions in SLC19A3. Assuming a partial deletion in the sequence of one of the patient samples, the main task of the second project was the determination of the edges, the localization of the breaking point, and further, the size of the deletion, and, whether this deletion has an impact on gene activity. Additionally, the influence of the location and size of the deletion on the overall condition of the patients was analyzed. Furthermore, a sample from a patient, who was previously identified as having a complete deletion of SLC19A3, was added to the experimentation for verification purposes. Finally, the newly found partial deletion and complete deletion were compared to the previously reported deletions. Large deletions of genes are of particular interest, due to their rarity. Large partial deletions, or even complete deletions are seldomly found and reported, as they are complicated to detect, and generally very rare. As in this case, sometimes, they are only detectable when searching in the non-coding region. Therefore, it is important to search in the right places.
|
|
|
Three-parent babies - new therapies of mitochondrial disorders
Helebrandtová, Veronika ; Pecinová, Alena (vedoucí práce) ; Ješina, Pavel (oponent)
Mitochondrie sú neoddeliteľnou súčasťou živých buniek organizmov, nakoľko majú dôležitú rolu v bunkovom metabolizme, hlavne pri tvorbe energie. V tomto im napomáha unikátna štruktúra, ktorá im umožňuje energiu, uvoľnenú počas oxidácie substrátov, využiť k tvorbe ATP. Mitochondrie obsahujú aj vlastnú DNA (mtDNA), ktorá je maternálne dedená a kóduje hlavne katalytické podjednotky komplexov oxidačnej fosforylácie. Mitochondriálne poruchy, či už jadrového alebo mitochondriálneho pôvodu, patria medzi časté príčiny dedičných chorôb a postihujú hlavne energeticky náročné tkanivá ako napríklad srdce alebo mozog. Liečba mitochondriálnych ochorení je väčšinou symptomatická a nevedie k úplnému uzdraveniu pacienta. V dôsledku toho v súčasnosti dochádza k hľadaniu nových možností kauzálnej liečby, ako je napríklad génová terapia. U tejto metódy je ale nutné reflektovať pôvod mutácie, teda či ide o jadrovú alebo mitochondriálnu mutáciu. Génová terapia mitochondriálnych ochorení mtDNA pôvodu je veľmi komplikovaná, preto bola navrhnutá nová liečebná stratégia, metóda mitochondriálnej substitučnej terapie. Podstatou tejto techniky je zabránenie prenosu mutovanej mtDNA z matky na potomka, kedy je do denukleovaného oocytu so zdravými mitochondriami darkyne vnesený jadrový genóm matky s mitochondriálnou poruchou. V...
|
|
|
Nefarmakologické přístupy k léčbě mitochondriálních onemocnění
Kudrnovská, Barbora ; Mráček, Tomáš (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent)
Mitochondriální onemocnění se vyznačují vysokou mírou genotypové i fenotypové heterogenity, jako celek se však řadí mezi jedny z nejčastějších vrozených metabolických poruch. Léčba těchto onemocnění je zatím velmi omezená, ačkoliv probíhá řada výzkumů nových terapeutických přístupů. Kromě farmakologických metod, existují i přístupy nefarmakologické, jako je zařazení určitých dietních režimů, fyzické aktivity či vystavení se hypoxii. Vzhledem ke spíše obecnému mechanismu působení, tak mohou tyto metody nabídnout benefity širšímu spektru mitochondriálních pacientů, a to i přes odlišné primární defekty. Tato práce shrnuje dosavadní poznatky o využití cvičení, ketogenní diety a aplikaci hypoxie jako možných terapeutických přístupů v léčbě mitochondriálních onemocnění. Klíčová slova: mitochondrie, mitochondriální onemocnění, terapie, cvičení, ketogenní dieta, hypoxie
|
|
|
Genetic and functional characterisation of mitochondrial diseases caused by ATP synthase defects
Tauchmannová, Kateřina ; Houštěk, Josef (vedoucí práce) ; Flachs, Pavel (oponent) ; Kutejová, Eva (oponent)
Poruchy ATP syntázy, klíčového enzymu mitochondriální tvorby energie, patří mezi velmi časté příčiny metabolických onemocnění, které se projevují nejčastěji jako mitochondriální encefalo-kardio-myopatie s časným nástupem nemoci. U pacientů s izolovaným defektem ATP syntázy byly nalezeny mutace ve čtyřech jaderných genech, se shodným biochemickým projevem - výrazně sníženým množstvím plně asemblovaného a funkčního komplexu ATP syntázy. V této práci jsou shrnuty výsledky studií proteinu TMEM70, nového pomocného faktoru v biogenezi ATP syntázy, jenž představuje nejčastější genetickou příčinu závažných vrozených poruch ATP syntázy. TMEM70 o velikosti 21 kDa je proteinem vnitřní mitochondriální membrány, který napomáhá tvorbě ATP syntázového komplexu. Funkce proteinu TMEM70 je nejspíše zprostředkována pomocí C-konce, exponovaného do mitochondriální matrix, ale přesný mechanismus stále není znám. Ve fibroblastech pacientů, které neobsahují protein TMEM70, je nízká aktivita ATP syntázy kompenzována zvýšením obsahu komplexů dýchacího řetězce III a IV pomocí posttranslačního mechanizmu. Dalším typem defektu ATP syntázy, který byl v rámci této práce studován, je mtDNA mutace m.9205delTA, která ovlivňuje maturaci MT-ATP8/MT-ATP6/MT-CO3 mRNA a tím i biosyntézu strukturních podjednotek Atp6 (podjednotka a) a...
|
|
|
Využití canisterapie ke stimulaci osob se vzácným onemocněním
Prokopová, Zuzana ; Hájková, Vanda (vedoucí práce) ; Šumníková, Pavlína (oponent)
Záměrem této práce bylo ověření vlivu canisterapeutické intervence na úroveň jemné motoriky u osob se vzácným onemocněním, konkrétně s mitochondriální encefalokardiomyopatií způsobenou mutací genu TMEM70 a s Leighovým syndromem. Canisterapeutická intervence zde spočívá v aktivizaci motorických funkcí při programu smysluplně sestaveném na míru konkrétním osobám. K této aktivizaci je využíváno asistence psa, který zde působí nejen jako významný motivační prvek, ale přímý kontakt s ním rovněž přispívá k podpoře rozvoje senzomotoriky těchto osob. Práce předkládá obecné informace o vzácných onemocněních a úžeji se zaměřuje na jednu z jejich skupin - mitochondriální poruchy. Nabízí poznatky o Leighově syndromu a mitochondriální encefalokardiomyopatii vzniklé na podkladě mutace genu TMEM70. Následně jsou zde prezentovány informace o canisterapii a jemné motorice. Práce dále obsahuje případové studie probandů, záznamy z výzkumných jednotek a jejich výsledky a vyhodnocení. Cílem práce bylo zjistit, zda u osob s mitochondriálním onemocněním dochází po uplatnění canisterapeutické intervence ke zvýšení kvality a efektivity vybraných úchopových forem a tím rovněž k rychlejšímu a přesnějšímu provedení předem zadaných úkolů zaměřených na manipulaci s předměty, pro něž je využití vybraných úchopů zapotřebí. Dílčím...
|
|
|
Genetic and functional characterisation of mitochondrial diseases caused by ATP synthase defects
Tauchmannová, Kateřina ; Houštěk, Josef (vedoucí práce) ; Flachs, Pavel (oponent) ; Kutejová, Eva (oponent)
Poruchy ATP syntázy, klíčového enzymu mitochondriální tvorby energie, patří mezi velmi časté příčiny metabolických onemocnění, které se projevují nejčastěji jako mitochondriální encefalo-kardio-myopatie s časným nástupem nemoci. U pacientů s izolovaným defektem ATP syntázy byly nalezeny mutace ve čtyřech jaderných genech, se shodným biochemickým projevem - výrazně sníženým množstvím plně asemblovaného a funkčního komplexu ATP syntázy. V této práci jsou shrnuty výsledky studií proteinu TMEM70, nového pomocného faktoru v biogenezi ATP syntázy, jenž představuje nejčastější genetickou příčinu závažných vrozených poruch ATP syntázy. TMEM70 o velikosti 21 kDa je proteinem vnitřní mitochondriální membrány, který napomáhá tvorbě ATP syntázového komplexu. Funkce proteinu TMEM70 je nejspíše zprostředkována pomocí C-konce, exponovaného do mitochondriální matrix, ale přesný mechanismus stále není znám. Ve fibroblastech pacientů, které neobsahují protein TMEM70, je nízká aktivita ATP syntázy kompenzována zvýšením obsahu komplexů dýchacího řetězce III a IV pomocí posttranslačního mechanizmu. Dalším typem defektu ATP syntázy, který byl v rámci této práce studován, je mtDNA mutace m.9205delTA, která ovlivňuje maturaci MT-ATP8/MT-ATP6/MT-CO3 mRNA a tím i biosyntézu strukturních podjednotek Atp6 (podjednotka a) a...
|
host ::
RSS.