Новые патогенные мутации в генах γ РНК и цитохрома b митохондриального генома человека

• Автор: Штильбанс, Александр Викторович
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 120 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Митохондрии

1.1.1. Функция и структура митохондрий

1.1.2. Продуцирование энергии митохондриями

1.2. Геном митохондрий

1.2.1. Организация митохондриального генома человека

1.2.2. Особенности генетики митохондрий

1.2.2.1. Паследавание по материнской линии

1.2.2.2. Высокая скорость мутации

1.2.2.3. Репликативная сегрегация
1.2.2.4. Пороговый эффект
1.2.2.5. Возрастные соматические мутации мтДНК
1.3. Митохондриальные заболевания, связанные с мутацией мтДНК
1.3.1. Крупные структурные перестройки в мтДНК
1.3.2. Толковые мутации мтДНК
1.3.2.1. Толковые мутации мтДНК в генах, ответственных за синтез митохондриальных белков
1.3.2.2. Толковые мутации в генах кодирования белков мтДНК
1.3.3. Дефекты связи между мтДНК и ядерной ДНК
1.4. Мутации мтДНК при распространенных болезнях
1.4.1. Генотипы мтДНК, вызывающие повышенный
риск заболевания
1.5. Приобретенные дефекты мтДНК
1.6. Диагностика митохондриальных заболеваний
1.7. Подходы к терапии
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Материалы
2.2. Морфологический анализ
2.3. Биохимические исследования
2.4. Молекулярногенетические исследования
2.4.1. Экстракция ДНК
2.4.2. Полимеразная цепная ПЦ реакция
2.4.3. Рестрикционный фрагментный анализ полиморфизмов РФАП
2.4.4. Идентификация типичных мутаций мтДНК
2.4.5. Саузернблоттинг
2.4.6. Однониточный полиморфизный анализ
2.4.7. Секвенирование
2.4.8. Конформация с помощью РФАП
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Мутация Ав
3.2. Мутация СА
3.3. Мутация А
3.4. Мутация в9А
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Мутация в тРНКлр
4.2. Мутация в тРНКЬу
4.3. Последствия мутаций митохондриальной тРНК на молекулярном уровне
4.4. Мутации в гене цитохрома Ь
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Впервые разработаны методики для молекулярногенетической диагностики вновь описанных патогенных мутаций в мтДНК человека с помощью полимеразной цепной реакции с последующим ресгрикционным анализом. Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на ой ежегодной конференции Общества детской неврологии i i, Монреаль, Канада, г. Американской Академии Неврологии i , Минеаполис, США, г. Американской Неврологической ассоциации i i ii, Монреаль, Канада, г. Материалы работы доложены на межлабораторном семинаре кафедры неврологии в Колумбийском Университете, США, г. Публикации. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований, обсуждения, выводов и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 0 страниц, содержит рисунков и 5 таблиц. Список использованной литературы содержит 5 наименований работ. Митохондрии представляют собой нитевидные структуры, число которых в каждой человеческой клетке измеряется сотнями. Благодаря высокому содержанию белков она является наименее проницаемой мембраной в человеческом организме. Большая площадь поверхности внутренней мембраны митохондрий служит местом локализации ферментов дыхательной цепи и АТФсинтазы, которые участвуют в процессах окислительного фосфорилирования. Митохондриальная матрица содержит сотни ферментов. Это ферменты необходимые для окисления пирувата и жирных кислот, а также ферменты, участвующие в цикле трикарбоновой кислоты. Кроме того, матрица содержит несколько идентичных копий митохондриальной ДНК, митохондриальные рибосомы, тРНК и различные ферменты необходимые для транскрипции и трансляции митохондриальных генов В. Основная функция митохондрий состоит в продуцировании энергии из глюкозы, жирных кислот и аминокислот в таком виде, который удобен для утилизации клетками. Рис. Электронная микрофотография митохондрий с нормальной морфологией. Каждая митохондрия окружена двумя мембранами, причем внутренняя мембрана свернута, образуя кристы. Черта 0нм х 0. Рис. ДНК заштрихованы. В процессе продуцирования энергии, митохондрии используют в качестве топлива более вдыхаемого кислорода, что и обусловило его название клеточное дыхание подробности см. Последние стадии процесса продуцирования энергии происходят в дыхательной цепи, представляющей набор из четырех ферментов во внутренней мембране. Эти ферменты ответственны за перенос электронов, образующихся в результате распада метаболитов, к молекулам кислорода и за накачку протонов в межмембранное пространство, что создает во внутренней мембране электрохимический градиент. АТФсинтазу, а высвобожденная энергия усваивается в виде аденозин грифосфата АТФ. АТФ является основным переносчиком химической энергии в клетке, высвобождая се в результате дефосфориляции ятя дальнейшего использования в различных клеточных процессах. В процессе гликолиза высвобождается лишь небольшая часть общей энергии, которая потенциально может вырабатываться из глюкозы. Углеводный метаболизм завершаегся, когда в митохондрии доставляется пируват, который окисляется молекулами кислорода с образованием С и воды. Высвобождаемая энергия утилизируется настолько эффективно, что на каждую молекулу окисленной глюкозы образуется приблизительно молекул АТФ, тогда как в результате гликолиза образуются только 2 молекулы АТФ. Окислительный метаболизм осуществляется в митохондриях не только благодаря энергии, продуцируемой за счет пирувата, образуемого из углеводов в процессе гликолиза в цитозоле, по также за счет жирных кислот. Пируват и жирные кислоты, вырабатываемые из триглицеридов, селективно транспортируются из цитозоля в митохондриальную матрицу, где они распадаются на двухуглсродную ацетиловую группу на коферменте А ацетилКоА иод действием нируватдегидрогеназного комплекса и рокисления, соответственно. Дальнейший распад ацетиловой группы происходит в цикле трикарбоновой кислоты, и этот процесс завершается прохождением по дыхательной цепи высоко энергетичных элекгронов, образовавшихся в результате распада ацетиловой группы.