The Study of Molecular and Biochemical Bases of Cytochrome C Oxidase Deficiency

Abstract

Předkládaná práce vznikla v Laboratoři pro studium mitochondriálních poruch Kliniky dětského a dorostového lékařství 1.LF UK v Praze, která je diagnostickým centrem pro pacienty z České a Slovenské Republiky. V průběhu posledních let bylo v naší laboratoři diagnostikováno přes 40 pacientů s izolovanou poruchou aktivity cytochrom c oxidázy (COX). Molekulární podstata onemocnění byla objasněna pouze u 12 pacientů, kteří nesli patologické mutace v SURF1 genu. Vzhledem k tomu, že v současnosti neexistuje žádná adekvátní léčba těchto onemocnění, hraje v přístupu k postiženým rodinám klíčovou roli genetické poradenství a možnost prenatální diagnostiky. Skutečnost, že mitochondriální poruchy mohou mít dvojí genetický původ (geny kódovány mitochondriální nebo jadernou DNA), se kterým jsou spojené i specifické vlastnosti různých typů dědičnosti, genetické poradenství založené pouze na biochemickém potvrzení COX deficience je značně obtížné nebo dokonce zcela nemožné. Cílem naší práce byla snaha odhalit molekulární podstatu deficitu COX u našich pacientů. Kromě optimalizace metod pro rutinní skríning a nalezení několika patologických mutací v genech pro asemblační proteiny, jsme měli možnost studovat také tkáňový dopad těchto mutací z pohledu biochemického, strukturálního a histochemického.

This thesis has been worked out in The laboratory for study of mitochondrial disorders (Department of Pediatrics, 1st faculty of Medicine, Charles Univezity in Praha), which serves as the diagnostic center for patients from Czech and Slovak Republics. During the last years, more than 40 children with isolated COX deficiency were diagnosed in our lab. But molecular background except 12 patients with mutations in SURF1 gene was remaining unknown. Due to the lack of adequate treatment for these patients, the genetic counseling and the possibility of prenatal diagnostics have high importance for the families. The possible dual origin of the defect with different hereditary aspects makes the genetic counseling in the affected families complicated and prenatal diagnostics based only on biochemical analyses very problematical if even possible. This work had been arisen basically from the necessity to find the molecular background of isolated COX deficiency in our patients. In addition of simple characterization of molecular background and optimalization of methods for routine diagnostics, we were able to study the impact of several mutations in nuclear genes for COX assembly factors on the biochemical, structural and histochemical level in affected tissues.