Systém oxidativní fosforylace a metody analýzy jeho funkce

Abstract

Systém oxidativní fosforylace (OXPHOS) je hlavním a nepostradatelným zdrojem energie (ATP) eukaryotické buňky. Je to komplexní proces, situovaný ve vnitřní mitochondriální membráně, na kterém se podílí 4 enzymy dýchacího řetězce, 2 mobilní přenašeče a ATP syntáza. Narušení jakékoli části OXPHOS může vést k mitochondriálnímu onemocnění. S incidencí přibližně 1:5000 se mitochondriální onemocnění řadí mezi jedny z nejčastějších vrozených metabolických poruch. Klinicky se jedná o velmi heterogenní skupinu chorob, postihující zejména energeticky náročné tkáně (mozek, srdce, svaly). Vzhledem k širokému spektru klinických projevů a relativně slabé korelaci mezi genotypem a fenotypem mitochondriálních onemocnění se upřednostňuje kompletní laboratorní diagnostika, zahrnující celou řadu biochemických a molekulárně genetických metod. Tato bakalářská práce shrnuje dosavadní informace o mechanismu OXPHOS a popisuje hlavní tři současně používané metody k charakterizaci jeho funkčnosti. Jedná se o metody: spektrofotometrické měření aktivit jednotlivých komplexů OXPHOS, měření kapacity mitochondriálního energetického metabolismu pomocí radioaktivně značených substrátů a polarografické měření spotřeby kyslíku. K co nejpřesnější charakterizaci funkce OXPHOS by měla být využita kombinace více metod a to nejlépe na...

The system of oxidative phosphorylation (OXPHOS) is main and essential source of energy (ATP) in eukaryotic cells. It is complex process situated in the inner mitochondrial membrane in which 4 enzymes of the respiratory chain, 2 mobile carriers and the ATP synthase participate. Defect in any part of OXPHOS may lead to the mitochondrial disorders. An incidency of the mitochondrial disorders is estimated to be 1:5000 and mitochondrial disorders are the most common inherent metabolic diseases. Clinically, it is extremely heterogeneous group of disorders affecting primarily tissue with high energy demand, for example brain, hearth and muscle. With regard to broad spectrum of clinical symptoms and relatively poor genotype-phenotype correlation of mitochondrial genetic defects, it is preferred to perform complete laboratory diagnostic tests including several biochemical and molecular genetic approaches. This bachelor thesis summarizes actual information about mechanism of OXPHOS and describes three major approaches to detect its functionality. Three major approaches are: spectrophotometric measurement of individual OXPHOS enzyme activities, measuring capacity of the mitochondrial energy generating system using various radioactive labeled substrates and measuring of oxygen consumption by polarography. To...