INTERAKTÍVNA KONFERENCIA
MLADÝCH VEDCOV

Príprava a charakterizácia kvasinkového modelu Barthovho syndrómu pgc1Δtaz1Δ

Paulína Káňovičová 1 Mária Balážová 1

1Ústav biochémie a genetiky živočíchov, Centrum biovied SAV, Bratislava, Slovensko
paulina.kanovicova@savba.sk

Kardiolipín (CL) je špecifický mitochondriálny fosfolipid, ktorý sa vďaka svojim vlastnostiam (kónický tvar, dva záporné náboje, štyri mastné kyseliny) podieľa na mnohých mitochondriálnych procesoch. Barthov syndróm (BTHS) je závažné ochorenie, priamo spôsobené nedostatkom CL. Vzniká v dôsledku mutácie v géne TAZ, ktorý kóduje acyltransferázu tafazzín. V procese remodelingu CL sú nasýtené mastné kyseliny postupne odštiepené za vzniku monolyzokardiolipínu (MLCL). Tafazzín následne pridáva nenasýtené mastné kyseliny, za vzniku maturovaného CL. Nefunkčnosť tohto enzýmu vedie k akumulácií MLCL a k poklesu celkového množstva CL, čo má za následok napr. kolaps kríst, zníženú aktivitu mitochondriálnych proteínov a nedostatočnú tvorbu ATP. So zníženými mitochondriálnymi funkciami sú spojené aj symptómy BTHS, medzi ktoré patrí kardiomyopatia a porucha činnosti kostrových svalov [1].

Mutant kvasinky Saccharomyces cerevisiae taz1Δ bol použitý v niekoľkých štúdiách, ktoré významne prispeli k našim poznatkom o metabolizme CL a vzniku BTHS. V porovnaní s cicavčími bunkami však majú kvasinky iba veľmi malé množstvo významného prekurzoru CL – fosfatidylglycerolu (PG). Predpokladáme, že význam PG v mitochondriách je väčší, ako je mu v súčasnosti pripisovaný. O význame PG svedčí aj jeho prísna regulácia na úrovni syntézy, ale aj degradácie PG špecifickou fosfolipázou Pgc1 [2]. Na základe týchto dôvodov sme chemickou transformáciou delečnými kazetami pripravili dvojitý mutant pgc1Δtaz1Δ, ktorý akumuluje MLCL a PG a má znížené množstvo CL. Predpokladáme, že tento kmeň lepšie reprezentuje fosfolipidové zloženie cicavčích BTHS mitochondrií.

V prípade dvojitého mutanta pgc1Δtaz1Δ sme pozorovali zhoršené hodnoty niektorých mitochondriálnych parametrov v porovnaní so štandardným kmeňom a jednoduchým mutantom taz1Δ. Morfológiu mitochondrií sme pozorovali pomocou konfokálneho mikroskopu. V kmeňoch s mutáciou v géne TAZ1 sme pozorovali zmenu od pôvodného tubulárneho tvaru mitochondrií vyskytujúcich sa v štandardnom kmeni. Mitochondrie taz1Δ mutanta sa vyznačovali zvýšeným výskytom mitochondrií cirkulárneho tvaru, pričom ich frekvencia sa výrazne zvýšila v dvojitom mutante pgc1Δtaz1Δ. Pomocou kyslíkovej elektródy sme merali i spotrebu kyslíka, počas ktorej sme u dvojitého mutanta pgc1Δtaz1Δ zaznamenali dvojnásobné predĺženie času potrebného na syntézu ATP.

Na základe dosiahnutých výsledkov predpokladáme, že akumulácia PG v kmeni s mutáciou v géne TAZ1 ešte viac zhoršuje mitochondriálne funkcie kvasiniek, ktoré boli popísané v jednoduchom mutantovi taz1Δ. Vzájomný pomer mitochondriálnych fosfolipidov v membránach môže preto vysvetľovať rozdielne manifestácie BTHS fenotypu u pacientov s rovnakou mutáciou v géne TAZ.

Táto práca vznikla s podporou VEGA-2/0165/18, APVV-15-0654, AS CR & SAV Joint Project SAV-18-25, SAS-MOST JRP 2016/4 a Doktogrant SAV APP0170.
[1] Basu Ball W., Neff J. K., Gohil V. M. (2018) FEBS lett. 592(8), p. 1273.
[2] Kubalová D., Káňovičová P., Veselá P., et al. (2019) FEMS Yeast Res. 19(5), foz045.