The study of mitochondrial energy-metabolism maturation

Abstract

During intrauterine development in mammals, the fetus is exposed to a hypoxic environment. To allow proper postnatal adaptation to external conditions, a rapid transition from glycolytic to oxidative metabolism by mitochondria is required in fetal tissues after birth. Mitochondrial maturation is a complex process that is not only transcriptionally regulated. Using techniques such as microarray analysis, quantitative PCR, measurement of enzyme activities or coenzyme Q (CoQ) levels, we have described the acceleration of mitochondrial metabolism in rat liver tissue and skeletal muscle during the perinatal period and correlated the results with those in humans. Of the 1546 rat mitochondrial genes tested, we found statistically significant differences in the expression of 1119 in liver and 827 in muscle. The most significant shift in expression occurred in the rat liver between 20th and 22nd day of gestation, suggesting that the rat fetus is ready for the transition to external conditions at least 2 days before birth. Changes in CoQ levels in both rats and humans show that the amount of CoQ is low inthe prenatal period and increases after birth in both tissues. We have described the atypical kinase Coq8ap as an enzyme whose expression increases significantly after birth. It was previously predicted to...

Během nitroděložního vývoje savců se plod nachází hypoxickém prostředí. Pro umožnění správné postnatální adaptace na vnější podmínky je v tkáních plodu po narození nezbytný rychlý přechod z glykolytického na oxidativní metabolismus zajišťovaný mitochondriemi. Mitochondriální maturace je složitý proces, který je přesně regulován, mimo jiné i na transkripční úrovni. Pomocí technik jako je analýza mikročipů, kvantitativní PCR, měření enzymových aktivit nebo hladiny koenzymu Q jsme v jaterní tkáni a kosterním svalu potkanů popsali akceleraci mitochondriálního metabolismu v perinatálním období a výsledky korelovali s analýzou u člověka. Ze 1546 testovaných mitochondriálních genů jsme u potkana zjistili statisticky významné rozdíly v expresi u 1119 z nich v játrech a u 827 ve svalech. K nejvýznamnější změně v expresi genů došlo v játrech mezi 20. a 22. dnem březosti, což naznačuje, že plod potkana je připraven na přechod do vnějších podmínek nejméně 2 dny před narozením. Změny hladiny koenzymu Q u potkana i člověka ukazují, že množství koenzymu Q je v prenatálním období nízké, po narození se zvyšuje v obou tkáních. Atypickou kinázu Coq8ap jsme popsali jako enzym, jehož exprese se po narození významně zvyšuje. Byla již dříve predikována jako regulátor biogeneze koenzymu Q, ale substráty i mechanismus...