Biochemical and molecular studies of the congenital disorders of glycosylation

Abstract

Dědičné poruchy glykosylace (Congenital disorders of glycosylation, CDG) jsou rychle rostoucí skupinou vzácných dědičných metabolických poruch s prevalencí až 1:20 000, které jsou zapříčiněny genetickými defekty narušujícími proces glykosylace, tj. enzymatického připojení specifické sacharidové struktury na kostru proteinů nebo lipidů. Kvůli nespecifitě a variabilitě klinických příznaků u pacientů je určení diagnózy CDG velmi složité, a významně se spoléhá na správnou biochemickou a genetickou analýzu. Záměrem předložené dizertační práce bylo studium CDG na biochemické a molekulárně-genetické úrovni v rámci České a Slovenské republiky, které zahrnovalo tři specifické cíle: A.) zavést a optimalizovat laboratorní screeningové metody pro detekci CDG u klinicky suspektních pacientů, B.) určit odpovídající genetický defekt u pozitivních pacientů zachycených pomocí screeningu a studovat patobiochemické aspekty jednotlivých typů CDG na buněčné úrovni, a C.) analyzovat poruchy glykosylace s jinou (non-CDG) etiologií. Mezi přínosy této práce patří optimalizace isoelektrické fokusace apolipoproteinu C-III (ApoC-III) jako metody pro detekci abnormální O-glykosylace, a také popis praktických implikací metod pro screening CDG (např. detekce specifického polymorfizmu transferinu, u kterého nelze screening CDG...

Congenital disorders of glycosylation (CDG) represent a rapidly growing group of rare inherited metabolic diseases with estimated prevalence as high as 1:20 000, which are caused by genetic defects that impair the process of glycosylation, i.e. the enzymatic addition of a specific saccharide structure onto a protein or lipid backbone. Due to non-specificity and variability of clinical symptoms in the patients, the medical diagnosis of CDG remains extremely challenging and significantly relies on accurate biochemical and genetic analyses. The overall goal of the present dissertation thesis was to study CDG at the biochemical and molecular genetic level in the context of the Czech and Slovak Republic, which involved three specific aims: A.) to introduce and optimize laboratory screening methods for CDG detection in a group of clinically suspected patients, B.) to determine the corresponding genetic defect in the positive patients selected via CDG screening and to study the pathobiochemical aspects of specific CDG types at the cellular level, and C.) to analyze glycosylation disturbances of non- CDG etiology. Contributions of this work include optimization of isoelectric focusing of apolipoprotein C-III (ApoC-III) as a screening method for O-glycosylation abnormalities, as well as the description of...