Dopad downregulace exprese genu pro peptidázovou podjednotku ClpP mitochondriální proteázy ClpXP na strukturu a funkci mitochondrií v lidských buňkách

Abstract

Mitochondria are some of the most complex organelles of eukaryotic cell. They have their own genome and transcriptional apparatus and maintain several key cellular functions. A substantial part of cellular energetic metabolism happens in the mitochondria, as well as formation of iron-sulfur complexes, synthesis of several key molecules and they are also the essential organelles for the apoptotic pathway. In order to maintain the quality of proteins in their oxidative environment, mitochondria have developed a complex system of proteases that reaches all the mitochondrial compartments that degrade damaged proteins and thus promote mitochondrial turnover. The aim of this work was to characterise function of ClpP subunit of ClpXP matrix protease, which role was not yet extensively investigated in human cells. Therefore, we used RNA-interference to silence expression of ClpP in HEK 293 cells and then we performed rescue experiment during which we reintroduced ClpP in cells. Our results show that the ClpP subunit does not actively participate in apoptotic pathway, nevertheless it is essential for correct assembly of all the respiratory complexes as well as the quality of mitochondria itself. We have also shown that the system of mitochondrial proteases is highly functional and that a lack of ClpP...

Mitochondrie jsou jedny z nejkomplexnějších organel eukaryotické buňky. Mají vlastní genom a transkripční aparát a v buňkách zastávají několik zásadních funkcí. Odehrává se v nich podstatná část energetického metabolismu buňky, dochází zde k tvorbě železosirných komlexů, syntéze některých klíčových molekul a také jsou zásadní organelou pro průběh apoptózy. Pro udržení kvality proteinů i v jejich oxidativním prostředí mají mitochondrie vyvinutý systém proteáz zasahující do všech mitochondriálních kompartmentů, které poškozené proteiny odbourávají a podporují tak obrat mitochondriálních proteinů. Cílem této práce bylo charakterizovat funkci ClpP podjednotky matrixové proteázy ClpXP, jejíž role zatím nebyla v lidských buňkách příliš prozkoumána. Proto jsme v buněčné linii HEK 293 utišili expresi ClpP pomocí RNA interference a následně provedli "rescue" experiment, během kterého jsme reintrodukovali ClpP v buňce. Z našich výsledků vyplývá, že ClpP podjednotka se aktivně neúčastní apoptotické dráhy, ale zato je zásadní pro složení jednotlivých komplexů dýchacího řetězce i pro samotnou kvalitu mitochondrií. Zaznamenali jsme změny na úrovni hladiny podjednotek všech komplexů dýchacího řetězce. Také jsme ukázali, že systém mitochondriálních proteáz je značně funkčně provázaný a při vyřazení funkce ClpP...