|
|
Subunit c of mammalian F1Fo ATP synthase - from molecular mechanisms of assembly to potential therapies
Marković, Aleksandra ; Mráček, Tomáš (vedoucí práce) ; Trnka, Jan (oponent) ; Rohlena, Jakub (oponent)
Savčí ATP syntáza F1Fo hraje klíčovou roli v produkci ATP prostřednictvím procesu oxidativní fosforylace. Sestavení tohoto složitého proteinového komplexu vyžaduje specifické asemblační faktory. Je pozoruhodné, že navzdory desetiletím výzkumu zůstává import podjednotky c, její začlenění do vnitřní mitochondriální membrány a sestavení monomerů do oktamerického c- kruhu záhadou. Abychom na tento proces lépe prozkoumali, provedli jsme nejprve screening interakčních partnerů podjednotky c pomocí přístupu založeném na hmotnostní spektrometrii. Náš screening identifikoval tři proteiny jako nejvýznamnější interaktory podjednotky c - TMEM70, TMEM242 a C15orf61, které jsme následně charakterizovali. Pro počáteční charakterizaci funkce TMEM242 jsme vytvořili knockdow i knockout modely HEK293 buněk. Deplece TMEM242 vedla k poruše biogeneze a snížení množství sestavené ATP syntázy bez ovlivnění obsahu ostatních OXPHOS komplexů. Naopak úplné vyřazení TMEM242 vedlo ke snížení množství komplexů I a IV, což naznačuje, že primárním cílem TMEM242 je ATP syntáza. Zatímco jiné studie naznačovaly, že TMEM242 i TMEM70 interagují s meziproduktem komplexu I v mitochondriích (MCIA), naše komplexomická analýza odhalila migrační posun TMEM70 směrem k MCIA pouze při poruše biogeneze OXPHOS. U TMEM70 jsme identifikovali jeho...
|
|
|
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...
|
|
|
Functional characterisation of new components of mitochondrial proteome.
Kovalčíková, Jana ; Vrbacký, Marek (vedoucí práce) ; Červinková, Zuzana (oponent) ; Ješina, Pavel (oponent)
1 Abstrakt Mitochondriální proteom savců je tvořen ~1500 různými proteiny, z nichž není stále přibližně jedna čtvrtina plně charakterizována. Jedním z těchto proteinů je TMEM70 podílející se na biogenezi eukaryotické F1Fo-ATP syntázy. Mutace v TMEM70 způsobují izolovaný nedostatek ATP syntázy, což často vede u pacientů k letálním neonatálním mitochondriálním encefalokardiomyopatiím. Abychom porozuměli molekulárnímu mechanismu působení TMEM70, vytvořili jsme konstitutivní Tmem70 knockout myší model, který byl embryonálně letální s narušenou biogenesí ATP syntázy. Následně vytvořený myší indukovatelný Tmem70 knockout model byl letální v 8. týdnu po indukci. Především vykazoval funkční poruchu jater, což je v kontrastu k převážně kardiologickému fenotypu u lidí v počátku onemocnění. Analýza jaterních mitochondrií odhalila tvorbu labilních subkomplexů ATP syntázy postrádajících podjednotku c. V případě deficitu TMEM70 tedy nebyl inkorporován c-oligomer do ATP syntázy, což vedlo ke kritickému poškození produkce energie mitochondriemi, analogickému k dysfunkci TMEM70 u lidí. V modelech s deficitem TMEM70 dosáhl nedostatek ATP syntázy limitu pro jeho patologický projev, který jsme stanovili na 30 %. Pozorovali jsme také kompenzační zvýšení obsahu většiny komplexů OXPHOS, ale neočekávaně také ANT a PiC, komponent...
|
|
|
Zastoupení komponent ATP synthasomu v různých tkáních potkana a u pacientů s defektem ATP synthasy
Mikulová, Tereza ; Houštěk, Josef (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent)
Komplexy oxidační fosforylace (OXPHOS) vytváří v rámci vnitřní mitochondriální membrány vyšší strukturní a funkční celky, tzv. superkomplexy, které umožňují cílené směrování substrátu z jednoho komplexu na druhý. I ATP synthasa je schopna organizovat se do komplexnějších struktur. V savčích mitochondriích se běžně vyskytuje v dimerní podobě, existují důkazy o její trimerizaci a dokonce i tetramerním uspořádání. Ukazuje se, že dochází i k vzájemnému propojení komponent mitochondriálního fosforylačního aparátu tvořeného ATP synthasou katalyzující fosforylaci ADP na ATP, přenašečem adeninových nukleotidů (ANT) zabezpečujícím výměnu nasyntetizovaného ATP za ADP přes vnitřní mitochondriální membránu a fosfátovým translokátorem (PiC), který umožňuje import anorganického fosfátu (Pi) do matrix mitochondrie. Tyto komponenty by mohly vytvářet superkomplex, tzv. ATP synthasom, který by zvyšoval efektivitu jednotlivých procesů vedoucích k tvorbě ATP. V této práci byly nejprve sledovány obsahy složek fosforylačního aparátu v souvislosti s rozdílným obsahem ATP synthasy v mitochondriích izolovaných celkem z devíti tkání potkana. Proteiny z izolovaných mitochondrií byly separovány pomocí elektroforéz za denaturujících podmínek (SDS-PAGE) a jejich množství byla analyzována specifickými protilátkami. Podle...
|
|
|
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...
|
|
|
Functional characterisation of new components of mitochondrial proteome.
Kovalčíková, Jana ; Vrbacký, Marek (vedoucí práce) ; Červinková, Zuzana (oponent) ; Ješina, Pavel (oponent)
1 Abstrakt Mitochondriální proteom savců je tvořen ~1500 různými proteiny, z nichž není stále přibližně jedna čtvrtina plně charakterizována. Jedním z těchto proteinů je TMEM70 podílející se na biogenezi eukaryotické F1Fo-ATP syntázy. Mutace v TMEM70 způsobují izolovaný nedostatek ATP syntázy, což často vede u pacientů k letálním neonatálním mitochondriálním encefalokardiomyopatiím. Abychom porozuměli molekulárnímu mechanismu působení TMEM70, vytvořili jsme konstitutivní Tmem70 knockout myší model, který byl embryonálně letální s narušenou biogenesí ATP syntázy. Následně vytvořený myší indukovatelný Tmem70 knockout model byl letální v 8. týdnu po indukci. Především vykazoval funkční poruchu jater, což je v kontrastu k převážně kardiologickému fenotypu u lidí v počátku onemocnění. Analýza jaterních mitochondrií odhalila tvorbu labilních subkomplexů ATP syntázy postrádajících podjednotku c. V případě deficitu TMEM70 tedy nebyl inkorporován c-oligomer do ATP syntázy, což vedlo ke kritickému poškození produkce energie mitochondriemi, analogickému k dysfunkci TMEM70 u lidí. V modelech s deficitem TMEM70 dosáhl nedostatek ATP syntázy limitu pro jeho patologický projev, který jsme stanovili na 30 %. Pozorovali jsme také kompenzační zvýšení obsahu většiny komplexů OXPHOS, ale neočekávaně také ANT a PiC, komponent...
|
|
|
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...
|
|
|
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...
|
|
|
Zastoupení komponent ATP synthasomu v různých tkáních potkana a u pacientů s defektem ATP synthasy
Mikulová, Tereza ; Houštěk, Josef (vedoucí práce) ; Kalous, Martin (oponent)
Komplexy oxidační fosforylace (OXPHOS) vytváří v rámci vnitřní mitochondriální membrány vyšší strukturní a funkční celky, tzv. superkomplexy, které umožňují cílené směrování substrátu z jednoho komplexu na druhý. I ATP synthasa je schopna organizovat se do komplexnějších struktur. V savčích mitochondriích se běžně vyskytuje v dimerní podobě, existují důkazy o její trimerizaci a dokonce i tetramerním uspořádání. Ukazuje se, že dochází i k vzájemnému propojení komponent mitochondriálního fosforylačního aparátu tvořeného ATP synthasou katalyzující fosforylaci ADP na ATP, přenašečem adeninových nukleotidů (ANT) zabezpečujícím výměnu nasyntetizovaného ATP za ADP přes vnitřní mitochondriální membránu a fosfátovým translokátorem (PiC), který umožňuje import anorganického fosfátu (Pi) do matrix mitochondrie. Tyto komponenty by mohly vytvářet superkomplex, tzv. ATP synthasom, který by zvyšoval efektivitu jednotlivých procesů vedoucích k tvorbě ATP. V této práci byly nejprve sledovány obsahy složek fosforylačního aparátu v souvislosti s rozdílným obsahem ATP synthasy v mitochondriích izolovaných celkem z devíti tkání potkana. Proteiny z izolovaných mitochondrií byly separovány pomocí elektroforéz za denaturujících podmínek (SDS-PAGE) a jejich množství byla analyzována specifickými protilátkami. Podle...
|
host ::
RSS.