Study of etiopathology of mitochondrial disorders

Abstract

Mitochondriální onemocnění představují klinicky, biochemicky i geneticky heterogenní skupinu dědičných onemocnění, jež prevalence je přibližně 1:5 000 živě narozených dětí. Společným znakem těchto onemocnění je narušení mitochondriálního energetického metabolismu. V současné době je známo více než 400 genů asociovaných s mitochondriálním onemocněním, avšak 45 % pacientů s podezřením na mitochondriální onemocnění je stále bez potvrzené genetické příčiny. Pomocí sekvenování nové generace nacházíme nové kandidátní geny anebo varianty, které by mohly stát za příčinou onemocnění. Abychom mohli potvrdit kauzalitu těchto nově nalezených genů a variant, je třeba charakterizovat deficit pomocí řady biochemických metod. Cílem této práce bylo studovat funkci proteinu ACBD3 na úrovni mitochondriálního energetického metabolismu v ne-steroidních buňkách HEK293 a HeLa a potvrdit tak kauzalitu genu ACBD3 u pacientky s kombinovaným deficitem systému oxidativní fosforylace (OXPHOS). Druhým cílem bylo potvrdit kauzalitu dvou nových variant v genech MT-ND1 a MT-ND5, kódujících strukturní podjednotky komplexu I (KI) dýchacího řetězce. Třetím cílem práce bylo studovat tvorbu superkomplexů u pacientů se vzácnými dědičnými metabolickými poruchami. V předkládané dizertační práci se podařilo pomocí funkční studie proteinu...

Mitochondrial disorders are a clinically, biochemically and genetically heterogeneous group of inherited disorders with a prevalence of about 1:5 000 live births. A common sign of those disorders is disruption of mitochondrial energetic metabolism. To this day, more than 400 genes have been associated with mitochondrial disorders, but 45% of patients are still without a genetic diagnosis. Using next-generation sequencing, new candidate genes or variants are found. To confirm the causality of those newly found genes or variants, biochemical characterisation using a plethora of various methods is necessary. The first aim of this thesis was to study the function of ACBD3 protein on mitochondrial energetic metabolism in non-steroidogenic cells HEK293 and HeLa and to confirm the causality of the ACBD3 gene in a patient with combined oxidative phosphorylation (OXPHOS) deficit. The second aim was to confirm the causality of two novel variants in MT-ND1 and MT-ND5 genes, which encode structural subunits of complex I (CI) of the respiratory chain. The third aim of the thesis was to study the formation of supercomplexes (SCs) in patients with rare metabolic diseases. Using functional studies, we showed in this thesis that ACBD3 protein has no essential function in mitochondria but plays an important role in...