Characterization of Mitochondrial Respiratory Chain Defects Using DNA Microarrays

Abstract

Poruchy respiračního řetězce jsou zpravidla způsobeny ztrátou aktivity jednoho případně několika specifických enzymů nebo poruchou transportu proteinů. Tyto poruchy představují širokou skupinu onemocnění s rozsáhlým spektrem patologických stavů, které se liší věkem nástupu onemocnění, závažností a klinickým fenotypem. Jejich diagnostika musí být komplexní a vyžaduje využití nových genetických a genomických technik, které tento proces urychlují a zefektivňují. Jedním z těchto genomickcých nástrojů pro kvalitativní a kvantitativní analýzu nukleových kyselin je technologie DNA čipů. Tato technologie je nyní využívána nejen v základním výkumu, ale také v klinické diagnostice a to v několika modifikacích, jako je analýza genové exprese, detekce polymorfismů, komparativní genomová hybridizace nebo detekce mutací. Tato dizertační práce se zabývá vývojem a následnou aplikací čipové technologie ve studiích zaměřených na identifikaci a charakterizaci genů způsobujících závažná onemocnění. Realizované projekty byly zaměřeny především na porozumění mitochondriálním dědičným poruchám jaderného původu (poruchy ATP syntázy), an charakterizaci změn v mitochondriální giogenezi v ledvinných nádorových buňkách a na molekulární charakterizaci mukopolysacharidózy IIIC. Všechny výsledky dokumentují významnost čipové technologie...

A mitochondrion is a organelle under nuclear and mitochondrial genetic control and its maintence requires a nucleo-mitochnodrial cross-talk. Better understanding of mitochondrial pahologies using various gene expression techniques. This thesis presents the implementation and application of microarray technology for identification of disease causing genes in respiratory chain disorders, expecially in patients with ATP synthase deficiency of nuclear origin. The introduction to this thesis provides an overview of mitochondrial structure and biogenesis, respiratory chain complexes and their disorders as well as different types of microarrays. A study of mitochondrial ATP synthase deficiency represents the major experimental part of this thesis and is accordingly that were used in further studies centered on characterization of inherited metabolic disorders. This is documented in positional cloning of patientes with lysosomal storage disorders - mucopolysaccharidosis IIIC.