Functional characterisation of new components of mitochondrial proteome.

Abstract

1 Abstrakt Mitochondriální proteom savců je tvořen ~1500 různými proteiny, z nichž není stále přibližně jedna čtvrtina plně charakterizována. Jedním z těchto proteinů je TMEM70 podílející se na biogenezi eukaryotické F1Fo-ATP syntázy. Mutace v TMEM70 způsobují izolovaný nedostatek ATP syntázy, což často vede u pacientů k letálním neonatálním mitochondriálním encefalokardiomyopatiím. Abychom porozuměli molekulárnímu mechanismu působení TMEM70, vytvořili jsme konstitutivní Tmem70 knockout myší model, který byl embryonálně letální s narušenou biogenesí ATP syntázy. Následně vytvořený myší indukovatelný Tmem70 knockout model byl letální v 8. týdnu po indukci. Především vykazoval funkční poruchu jater, což je v kontrastu k převážně kardiologickému fenotypu u lidí v počátku onemocnění. Analýza jaterních mitochondrií odhalila tvorbu labilních subkomplexů ATP syntázy postrádajících podjednotku c. V případě deficitu TMEM70 tedy nebyl inkorporován c-oligomer do ATP syntázy, což vedlo ke kritickému poškození produkce energie mitochondriemi, analogickému k dysfunkci TMEM70 u lidí. V modelech s deficitem TMEM70 dosáhl nedostatek ATP syntázy limitu pro jeho patologický projev, který jsme stanovili na 30 %. Pozorovali jsme také kompenzační zvýšení obsahu většiny komplexů OXPHOS, ale neočekávaně také ANT a PiC, komponent...

1 Abstract It has been estimated that the mammalian mitochondrial proteome consists of ~1500 distinct proteins and approximately one quarter of them is still not fully characterized. One of these proteins is TMEM70, protein involved in the biogenesis of the eukaryotic F1Fo-ATP synthase. TMEM70 mutations cause isolated deficiency of ATP synthase often resulting in a fatal neonatal mitochondrial encephalocardiomyopathies in patients. To understand the molecular mechanism of TMEM70 action, we generated constitutive Tmem70 knockout mice, which led to embryonic lethal phenotype with disturbed ATP synthase biogenesis. Subsequently generated inducible Tmem70 mouse knockout was lethal by the week 8 post induction. It exhibited primarily impaired liver function, which contrasts with the predominantly cardiologic phenotype at disease onset in humans. Liver mitochondria revealed formation of labile ATP synthase subcomplexes lacking subunit c. Thus, in case of TMEM70 deficiency c-oligomer was not incorporated into ATP synthase, which led to critical impairment of mitochondrial energy provision, analogous to TMEM70 dysfunction in humans. In TMEM70 deficient models, the ATP synthase deficiency reached the 'threshold' for its pathologic presentation, which we quantified at 30 %. We observed compensatory increases in the...