Genetické příčiny deficitu cytochrom c oxidázy u dětí

Abstract

Mitochondrie jsou hlavním, nepostradatelným zdrojem ATP, který je produkován především systémem oxidativní fosforylace (OXPHOS). Mutace v genech podmiňujících správnou funkci OXPHOS způsobují mitochondriální onemocnění, jejichž incidence je odhadována na 1:5000 živých narozených dětí. Cytochrom c oxidáza (COX) je klíčovým enzymem dýchacího řetězce, který katalyzuje přenos elektronů na kyslík za vzniku molekuly vody. Izolované nebo kombinované poruchy aktivity COX jsou spolu s deficitem komplexu I nejčastějším typem mitochondriální poruchy u dětí. Způsobeny jsou mutacemi v mitochondriálních nebo jaderných genech kódujících strukturní podjednotky a asemblační faktory jednotlivých komplexů OXPHOS. Přesná genetická podstata poruchy aktivity COX však zůstává u mnoha pacientů neobjasněna navzdory vzrůstajícímu počtu nově charakterizovaných genů. Cílem dizertační práce bylo popsat genetickou příčinu mitochondriálního onemocnění u skupiny 60 nepříbuzných dětí z České republiky s biochemicky potvrzenou poruchou COX. Optimalizovanou metodikou high-resolution melting byly identifikovány čtyři heterozygotní varianty v exonech genů COX4I2, COX5A, COX7A1 a COX10, které byly klasifikovány jako patologické, a proto jsou vhodnými kandidáty pro provedení cílené mutační analýzy u dětí s deficitem COX. Pomocí SNP DNA...

Mitochondria are the key source of vital ATP molecules, which are largely produced within cells by a system of oxidative phosphorylation (OXPHOS). Genetic defects affecting any of the components of the oxidative phosphorylation system or the structure and function of mitochondria lead to mitochondrial disorders, which occur at an incidence rate of 1 in 5000 live births. Cytochrome c oxidase (COX) is the terminal enzyme and electron acceptor of a respiratory chain that catalyses oxygen to produce a water molecule. In addition to complex I deficiency, isolated or combined COX deficiency is the most common respiratory chain defect in paediatric patients, and it can arise from mutations located either in mitochondrial DNA or in nuclear genes encoding the structural subunits or corresponding assembly factors of the enzyme complex. However, the molecular basis of COX deficiency remains elusive in many patients despite advances in the identification of an increasing number of mutations and genes involved in the disease. This thesis focuses on the identification of the genetic causes of mitochondrial diseases in a cohort of 60 unrelated Czech children with clinically and laboratory confirmed COX-deficiency. With the use of a high-resolution melting analysis mutation screen, four heterozygous sequence...