|
|
Mitochondrial ATP synthase deficiencies of a nuclear genetic origin
Karbanová, Vendula ; Houštěk, Josef (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent) ; Rossmeisl, Martin (oponent)
ATP syntáza je klíčový enzym buněčného metabolismu a defekty ATP syntázy patří k nejzávažnějším mitochondriálním onemocněním postihujícím dětskou populaci. Cílem této práce bylo identifikovat genetické defekty a popsat patogenní mechanismy narušení biosyntézy ATP syntázy, které vedou k izolované deficienci tohoto enzymu a projevují se jako mitochondriální encefalomyopatie s nástupem v novorozeneckém věku. Studie skupiny 25 pacientů vedla k identifikaci dvou jaderných genů zodpovědných za deficienci ATP syntázy. První postižený gen byl TMEM70 kódující neznámý mitochondriální protein. Tento protein byl popsán jako nový asemblační faktor ATP syntázy, první specifický pro vyšší eukaryota. Jeho velikost je 21 kDa, nachází se ve vnitřní mitochondriální membráně a není přítomný v tkáních pacientů. Mutace v TMEM70 genu byla nalezena u 23 pacientů a ukázala se být nejčastější příčinou deficience ATP syntázy. Studie na buněčných kulturách ukázaly, že defekt enzymu vede ke kompenzačně-adaptačnímu zvýšení komplexů IV a III respiračního řetězce způsobenému posttranskripční regulací jejich biosyntézy. Druhým postiženým genem byl ATP5E, který kóduje malou strukturní epsilon podjednotku ATP syntázy. Záměna konzervovaného Tyr12 za Cys způsobuje významný pokles obsahu ATP syntázy, ale zároveň akumulaci hydrofobní...
|
|
|
Periferní metabolismus glukokortikoidů v imunitních buňkách
Ergang, Peter ; Pácha, Jiří (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent) ; Teisinger, Jan (oponent)
5 Abstrakt Glukokortikoidy jsou hormony které regulují široké spektrum fyziologických procesů jako metabolizmus, buněčnou proliferaci, diferenciaci a imunitní funkce. Průběh zánětlivé odpovědi je spojen se zvýšenou produkcí pro zánětlivých cytokinů, aktivací HPA osy a produkci glukokortikoidů. Účinek glukokortikoidů nezávisí pouze od cílového tkaniva, plazmatické koncentrace a hustotě receptorů ale také na lokálním metabolizmu glukokortikoidů. Existují 2 enzymy lokálního metabolizmu glukokortikoidů. Isoforma 1 (11HSD1) je NADP+ (H) dependentní oxidoreduktáza která v intaktních buňkách pracuje jako reduktáza. Katalyzuje konverzi neaktivních 11-oxo derivátů glukokortikoidů (kortison, 11- dehydrokortikosteron) na aktivní 11-hydroxy deriváty (kortisol, kortikosteron) a tím lokálně zvyšuje jejich koncentraci. Isoforma 2 (11HSD2) je NAD+ dependetní oxidáza která katalyzuje přeměnu aktivních 11-hydroxy derivátů na neaktivní. Prokázali sme že zánět (adjuvantní artritida a kolitida) zvyšuje 11-reduktázovú aktivitu a expresi 11HSD1. V případe kolitidy jsou zánětlivé změny spojeny s poklesem 11-oxidázový aktivity a exprese 11HSD2. Tyto změny jsou spojeny s nárůstem koncentrace prozánětlivých cytokinú TNF- a IL-1 v synoviální tkáni a inguinálních lymfatických uzlinách artritických potkanů a případě kolitidy v...
|
|
|
Molekulární mechanismus produkce reaktivních forem kyslíku u flavinových dehydrogenáz mitochondriálního respiračního řetězce.
Holzerová, Eliška ; Mráček, Tomáš (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent)
Cílem této práce je odhalit molekulární mechanismus produkce reaktivních forem kyslíku flavinovými dehydrogenázami mitochondriální glycerol-3-fosfát dehydrogenázou (mGPDH) a sukcinát dehydrogenázou (SDH). Obě tyto dehydrogenázy představují důležité zdroje reaktivních forem kyslíku v savčích mitochondriích, ale mechanismus úniku elektronů není zatím dostatečně popsán. Jelikož mechanismy produkce reaktivních forem kyslíku ostatními komplexy dýchacího řetězce jsou charakterizovány lépe, mohou posloužit jako případové studie pro lepší pochopení produkce reaktivních forem kyslíku flavinovými dehydrogenázami, a proto jsou důležité poznatky shrnuty v první části této práce. Ke studiu produkce reaktivních forem kyslíku izolovanými flavinovými dehydrogenázami jsme jako model používali digitoninem solubilizované mitochondrie z hnědé tukové tkáně potkana. Měření enzymových aktivit, produkce peroxidu vodíku pomocí fluorescence Amplex UltraRed a luminiscence luminolu odhalila flavin, jakožto nejpravděpodobnější místo úniku elektronů u SDH za in vivo podmínek, zatímco místo vázající koenzym Q navrhujeme jako místo produkce reaktivních forem kyslíku v případě mGPDH. Odlišný mechanismus této produkce oběma dehydrogenázami je patrný také z indukce reaktivních forem kyslíku vyvolané ferrikyanidem, která je...
|
|
|
Úloha mitochondrií v adaptaci na chronickou hypoxii u spontánně hypertenzních a konplastických potkanů
Weissová, Romana ; Kalous, Martin (vedoucí práce) ; Rauchová, Hana (oponent)
Adaptace na chronickou hypoxii má kardioprotektivní účinky. Molekulární mechanismus tohoto jevu není zatím zcela objasněn, je však prokázáno, že významnou úlohu v ochraně srdeční tkáně mají mitochondrie. V této diplomové práci byl zkoumán vliv adaptace na kontinuální normobarickou hypoxii (CNH; 10 % O2, 21 dní) na spontánně hypertenzní potkany (SHR) a od nich odvozený konplastický kmen, který má jaderný genom kmene SHR a mitochondriální genom kmene Brown Norway (BN). V homogenátu srdeční svaloviny normoxických a adaptovaných jedinců byly stanoveny enzymové aktivity malátdehydrogenázy (MDH), citrátsyntázy (CS), NADH-cytochrom c oxidoreduktázy, sukcinát-cytochrom c oxidoreduktázy a cytochromoxidázy (COX). Metodou Western blotu bylo stanoveno množství antioxidačních enzymů manganové a měď-zinkové superoxiddismutázy (MnSOD, Cu/ZnSOD), katalázy a vybraných podjednotek komplexů oxidační fosforylace (Ndufa9, Sdha, Uqcrc2, COX-4, MTCO1, Atp5a1). Konplastický kmen se od kmene SHR liší za normoxických podmínek pouze nižším množstvím podjednotky MTCO1 komplexu IV oxidační fosforylace. Podjednotka MTCO1 je kódovaná mitochondriální DNA a je produktem jednoho ze sedmi protein-kódujících genů, kterými se od sebe liší SHR a konplastický kmen. Po hypoxické adaptaci se zvyšuje množství katalázy a snižuje se množství...
|
|
|
Myocardial cell signaling in spontaneously hypertensive rats with transgenic and congenic expression of CD36
Klevstigová, Martina ; Nováková, Olga (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent) ; Zicha, Josef (oponent)
Mastné kyseliny s dlouhým řetězcem (LCFA) jsou primárním zdrojem energie v myokardu. Špatné využití LCFA a glukózy může způsobit kardiovaskulární onemocnění. Více než 50% transportu LCFA do srdce je zprostředkováno translokázou mastných kyselin CD36 a porucha CD36 zhoršuje kardiovaskulární funkce. Spontánně hypertenzní potkan (SHR) má deleční variantu genu pro Cd36, která vede k omezení transportu LCFA do myocytů. Hlavním cílem této práce bylo objasnit význam funkčního CD36 ve fyziologické funkci srdce. Použili jsme dva geneticky modifikované kmeny SHR, kongenní SHR-4 a transgenní SHR-Cd36 s funkčním CD36. Tyto kmeny se liší v expresi CD36 a způsobu, kterým byly odvozeny z kmene SHR. Bylo prokázáno, že CD36 hraje roli v patogenezi inzulinové rezistence. Z tohoto důvodu jsme v srdcích SHR-4 a SHR analyzovali vliv funkčního CD36 na inzulinovou rezistenci a expresi proteinkinasy C (PKC), která se v mechanismu inzulinové rezistence také uplatňuje. Ukázali jsme, že kmen SHR-4 měl nižší koncentraci volných mastných kyselin (FFA) a triacylglycerolů (TAG) v séru, což naznačuje na zlepšení citlivosti k inzulinu. Dále měl SHR- 4 zvýšenou expresi PKC ε ve srovnání s SHR. Vysokosacharózová dieta (HSD), podávaná 14 dnů, způsobila akumulaci TAG v srdcích SHR, zatímco vedla ke zvýšení exprese PKC δ a snížení...
|
|
|
Vývoj AMPK v kosterním svalu během časného postnatálního vývoje
Hansíková, Jana ; Janovská, Petra (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent)
AMP-aktivovaná proteinová kináza (AMPK) je důležitým metabolickým senzorem u eukaryot a hraje významnou roli v regulaci energetické homeostázy jak na úrovni buňky, tak celého organizmu. Podílí se na okamžité regulaci glukózového i lipidového metabolizmu přímou stimulací aktivit enzymů nebo dlouhodobě stimulací exprese genů zapojených do energetického metabolizmu především v játrech a kosterním svalu. Kosterní svalstvo se podstatně podílí na celotělové hmotnosti a metabolickém obratu a významně přispívá k udržování glukózové homeostázy. Vzhledem k tomu, že energetický výdej v kosterním svalu může tvořit až 95% celotělového energetického výdeje, je pravděpodobné, že vývoj a naprogramování metabolizmu svalu v časně postnatálním období je velmi důležité i pro organizmus v dospělosti. V období časně postnatálního vývoje dochází k podstatným změnám energetických nároků organizmu a to naznačuje významné zapojení AMPK. Cílem diplomové práce bylo charakterizovat aktivitu a expresi izoforem katalytické podjednotky AMPK v kosterním svalu během časně postnatálního vývoje u myších kmenů A/J a C57BL/6, tedy kmenů, které se liší v náchylnosti k obezitě indukované dietou s vysokým obsahem tuku. Dalším úkolem bylo analyzovat expresi vybraných genů zahrnutých do energetického metabolizmu - GLUT4, PGC-1α a UCP3, které AMPK...
|
|
|
Vliv ektopické syntézy mitochondriálního odpřahujícího proteinu 1 v bílé tukové tkáni na celotělový metabolizmus u myší
Janovská, Petra ; Kopecký, Jan (vedoucí práce) ; Drahota, Zdeněk (oponent) ; Kalous, Martin (oponent)
Prevence a léčba obezity patří mezi nejzávažnější problémy zdravotní péče. Mezi terapeutické cíle patří i metabolizmus tukové tkáně, jejíž hromadění je podstatou vzniku obezity. Pokusy na transgenních myších s ektopickou expresí hnědotukového odpřahujícího proteinu (UCP1) v bílé tukové tkáni prokázaly, že zvýšením výdeje energie v bílé tukové tkáni lze zabránit rozvoji obezity. Jedním z hlavních cílů dizertační práce byla detailní charakterizace fenotypu tohoto unikátního modelu myší rezistentních k obezitě. Ukázali jsme, že odpřažení mitochondriální oxidační fosforylace v bílé tukové tkáni vedlo ke zvýšení oxidace mastných kyselin, snížení lipogeneze a indukci mitochondriální biogeneze v této tkáni. Dále jsme se zaměřili na modulaci náchylnosti k rozvoji obezity zvýšením oxidace mastných kyselin v bílém tuku v reakci na fyziologický podnět, kombinovanou intervenci založenou na zvýšeném příjmu n-3 polynenasycených mastných kyselin (PUFA) a mírné kalorické restrikce, u myší krmených dietou s vysokým obsahem tuku. Synergická indukce mitochondriální oxidační kapacity a lipidového katabolizmu v epididymálním bílém tuku byla spojena s potlačením zánětlivé reakce této tkáně, která doprovází obezitu. Zlepšení lipidové (a glukózové) homeostázy bylo nezávislé na chladem indukované termogenezi (a UCP1) a souvisí s...
|
|
|
Vztah n-3 polynenasycených mastných kyselin a buněčných senzorů energetického stavu AMPK a SIRT1
Zouhar, Petr ; Kalous, Martin (oponent)
Vztah n-3 polynenasycených mastných kyselin a buněčných senzorů energetického stavu AMPK a SIRT1 Petr Zouhar Abstrakt Při regulaci metabolických procesů hrají významnou roli regulační proteiny schopné zpětnovazebně reagovat na energetický stav buňky. Velká pozornost je věnována AMP aktivované kináze (AMPK) a NAD+ aktivované deacetyláze SIRT1. Tyto enzymy spolu vzájemně interagují a jejich stimulace vede mj. k aktivaci mitochondriální biogenezie a oxidace mastných kyselin. Díky tomu působí příznivě proti rozvoji komplikací spojených s obezitou, inzulínovou rezistencí a stárnutím. Hladovění, fyzická námaha i některé antidiabetogenní léky působí prostřednictvím těchto regulátorů. Polynenasycené mastné kyseliny řady n-3 (n-3 PUFA) jsou rovněž známy svými účinky na mitochondriální biogenezi a β-oxidaci. Z předchozích výsledků naší laboratoře vyplývá, že příjem vysoké dávky n-3 PUFA v potravě vede ke zvýšení aktivity AMPK v bílé tukové tkáni. Data, prezentovaná v této diplomové práci, navíc dokládají, že SIRT1 je nezbytný pro zvýšení exprese genů, jež se podílejí na regulaci β-oxidace (PPARα a další) v reakci na n-3 PUFA. n-3 PUFA dále zlepšují synergisticky v kombinaci s kalorickou restrikcí metabolický profil. Děje se tak pravděpodobně skrze aktivaci SIRT1/AMPK/PGC-1α signalizační kaskády specificky v bílém tuku.
|
|
|
Studium poruch NADH: ubichinon oxidoreduktázy u člověka
Rodinová, Marie ; Hansíková, Hana (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent)
NADH: ubichinon oxidoreduktáza (komplex I) je nejkomplikovanějším enzymem mitochondriálního systému oxidativní fosforylace (OXPHOS). Komplex I leží na vnitřní membráně mitochondrií a je tvořen 45 podjednotkami, z nichž 7 je kódováno mitochondriální DNA a 38 jadernou DNA. Komplex I reoxiduje NADH a transportuje protony z matrix do mezimembránového prostoru, čímž pomáhá v syntéze ATP. Mitochondriální onemocnění způsobená poruchou komplexu I jsou nejčastější příčinou poškození systému oxidativní fosforylace. Projevují se heterogenní škálou symptomů a nejvýrazněji postihují energeticky náročné tkáně. Cílem diplomové práce bylo na kultivovaných fibroblastech co nejlépe charakterizovat dopady poruch komplexu I na metabolismus buňky. Studie byla provedena na dvou liniích fibroblastů získaných po informovaném souhlasu od pacientů s izolovanou poruchou komplexu I a dvou kontrolních liniích. První linie nesla mutaci m.3697G>A v MTND1 genu, druhá linie nesla mutace c.[229C>T];[476C>A] v NDUFS8 genu. Obě mutované podjednotky jsou součástí katalytického jádra komplexu I. Hladina heteroplasmie mutace m.3697G>A přesahovala ve fibroblastech 90 %. Ultrastruktura mitochondrií obou pacientů byla proti kontrole významně poškozena, mitochondriální síť vykazovala nehomogenní rozložení v buňce a u obou případů byl v...
|
|
|
Cytochrom c a jeho úloha při apoptóze
Rajsiglová, Lenka ; Kalous, Martin (vedoucí práce) ; Švadlenka, Jan (oponent)
Energetický metabolismus a zajišťování životaschopnosti buňky jsou procesy přísně kontrolované dráhami, ve kterých mají centrální úlohu cytochromy, především cytochrom c. Nachází se v mezimembránovém prostoru mitochondrií spolu s dalšími molekulami, se kterými spolupracuje na udržování energetického metabolismu. Permeabilizace vnější mitochondriální membrány, prováděná proteiny Bcl-2 rodiny nebo změnami v koncentracích Ca2+ , způsobuje uvolnění cytochromu c do cytosolu. V cytosolu cytochrom c interaguje s dalšími pro-apoptotickými proteiny (Apaf-1, prokaspáza-9) kooperujícími na tvorbě apoptosomu a fosfatidylserinem. Následkem těchto interakcí buňka podstupuje apoptózu. Tato bakalářská práce shrnuje současné znalosti těchto procesů. V první části se zaměřuje na biosyntézu cytochromu c, dále pak na mechanismy jeho uvolňování z mitochondrií a interakce s dalšími proteiny v rámci apoptózy včetně možností regulace těchto procesů.
|
host ::
RSS.