Studium poruch NADH: ubichinon oxidoreduktázy u člověka

Abstract

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...

NADH: ubiquinone oxidoreductase (complex I) is the most complicated enzyme of mitochondrial oxidative phosphorylation system (OXPHOS). Complex I is localised in the inner mitochondrial membrane and is composed of 45 subunits. Seven of them are coded by mtDNA, thirty eight subunits are coded by nDNA. Function of complex I is NADH oxidation and creation of proton gradient in intermembrane space by proton translocation. Mitochondrial disease caused by complex I defect are the most frequent OXPHOS disorders. Large-scale symptoms mostly affect organs with high energy demand like brain, muscle or heart. The aim of study was to characterize the impact of isolated complex I deficiency on cellular, enzymatic and protein level in patient-derived skin fibroblasts with m.3697G>A mutation in MTDN1 and c.[229C>T];[476C>A] mutations in NDUFS8. Both mutated subunits are parts of catalytic core of complex I. Heteroplasmy of mtDNA mutation m.3697G>A in fibroblast cells reached more than 90 %. Mitochondrial ultrastructure was disrupted in both patients compared to control. Mitochondrial network was nonhomogenous, mitochondrial ultrastructure showeed low cristae level and content of reactive oxygen species in both patients was significantly increased in comparison with control. Catalytic activity and protein level of...