Identification and functional validation of novel mitochondrial disease genes

Abstract

This dissertation focuses on the functional and molecular characterization of selected mitochondrial disorders and on the development of methods enabling non-invasive assessment of mitochondrial function. The first part of the study is dedicated to the POLRMT gene - we defined the pathogenic variants in POLRMT, that are causal for the development of mitochondrial disease. Functional analyses demonstrated that its pathogenic variants disrupt mitochondrial transcription and consequently impair oxidative phosphorylation (OXPHOS). Patients carrying variants in SLC25A26 and MECR exhibited variable degrees of mitochondrial dysfunction. While patient- derived fibroblasts showed only mild alterations, more pronounced effects are expected in tissues with higher energetic demands. The second part of the thesis focuses on the development and optimization of a protocol for the cryopreservation of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and their subsequent respirometric analysis. The results demonstrate that cryopreserved PBMCs retain high post- thaw viability and mitochondrial integrity, and that their respiratory parameters reliably distinguish patients with mitochondrial disorders from healthy controls. The findings presented in this thesis provide a significant contribution to the diagnostics of...

Tato disertační práce se zaměřuje na funkční a molekulární charakterizaci vybraných mitochondriálních onemocnění a na vývoj metod umožňujících neinvazivní hodnocení mitochondriální funkce. V první části byla pozornost věnována genu POLRMT, který byl v této studii potvrzen jako gen, jehož patologické varianty jsou kauzální příčinou mitochondriálního onemocnění. Bylo prokázáno, že jeho patogenní varianty narušují mitochondriální transkripci a následně vedou k poruše oxidační fosforylace (OXPHOS). U pacientů nesoucích varianty v genech SLC25A26 a MECR byly zjištěny odlišné stupně mitochondriální dysfunkce. Zatímco fibroblasty vykazovaly pouze mírné změny respiračních parametrů, lze předpokládat, že ve tkáních s vyšší energetickou náročností se funkční dopad těchto variant projeví výrazněji. Druhá část práce se soustředí na vývoj a optimalizaci protokolu pro kryoprezervaci periferních mononukleárních buněk (PBMCs) z krve a jejich následnou respirometrickou analýzu. Bylo prokázáno, že kryoprezervované PBMCs si zachovávají vysokou viabilitu i funkční integritu mitochondrií a jejich respirační parametry umožňují rozlišit pacienty s mitochondriální poruchou od zdravých kontrolních osob. Získané výsledky představují významný přínos pro oblast diagnostiky mitochondriálních onemocnění. Práce potvrzuje, že...