Het bestuderen van de rol van mitochondriën - de gespecialiseerde structuren in cellen die verantwoordelijk zijn voor energieproductie - bij stofwisselingsziekten was moeilijk vanwege een gebrek aan diermodellen met de nodige mitochondriale mutaties om deze kleine organellen te observeren. Een team van de Universiteit van Tsukuba heeft nu echter het eerste muismodel gegenereerd dat een ziektegerelateerde mitochondriale mutatie draagt ​​en heeft aangetoond dat de resulterende ziekte wordt veroorzaakt door gebrekkige RNA-verwerking. Hun studie is gepubliceerd in Nucleic Acids Research .

Mitochondriën zijn omgeven door een membraan en bevatten een kleine hoeveelheid van hun eigen DNA. Dit mitochondriale DNA codeert voor sommige componenten van de energieopwekkende machine, evenals genen voor zowel ribosomale RNA's (componenten van de machinerie die eiwitten maken) als transfer-RNA's die een sleutelrol spelen bij de eiwitsynthese. Van mutaties in het mitochondriale genoom is bekend dat ze verband houden met sommige menselijke aandoeningen zoals diabetes, neurodegeneratieve ziekten, onvruchtbaarheid en kanker.

Onderzoekers van de Universiteit van Tsukuba fuseerden cellen die mitochondriën bevatten die gemuteerd DNA dragen, maar geen kern, met embryonale stamcellen waarvan al hun mitochondriën waren verwijderd door een medicijn genaamd rhodamine 6G, waardoor een muismodel werd gecreëerd dat de A2748G-mutatie bevat. Deze mutatie wordt gevonden bij menselijke patiënten, waar het bekend staat als de A3302G-mutatie, en is een van de meest voorkomende mitochondriale mutaties die wordt geassocieerd met sommige menselijke ziekten, zoals bepaalde neuromusculaire ziekten, encefalopathie (hersenbeschadiging) en stofwisselingsstoornissen.

De muizen die dit gemuteerde mitochondriaal DNA droegen, ontwikkelden metabole stoornissen die de symptomen nabootsten die werden vertoond door menselijke patiënten die de equivalente menselijke mutatie droegen. Dit maakte verder onderzoek mogelijk om het onderliggende moleculaire mechanisme van de geassocieerde ziekte bloot te leggen, waaruit bleek dat deze mutatie de verwerking van RNA's beïnvloedde door de eiwitsynthese in de aangetaste muizen te verstoren.

"De foutieve verwerking van het RNA met de A2748G-mutatie leidde tot een afname van de translatie van een eiwit dat bekend staat als ND1", legt hoofdauteur professor Kazuto Nakada uit. "ND1 is een component van een eiwitcomplex dat bekend staat als Complex 1, de eerste van vijf belangrijke eiwitcomplexen in het proces van energieopwekking, bekend als oxidatieve fosforylering." De resulterende Complex I-deficiëntie beïnvloedde de functie van de cellulaire energiegenererende route, die vervolgens mitochondriale disfunctie en metabole stoornissen veroorzaakte.

De ontwikkeling van dit model zal nieuwe wegen openen voor wetenschappelijke ontdekkingen in de studie van mitochondriën en meerdere ziekten. + Verder verkennen

De voordelen van lichaamsbeweging kunnen sterk variëren bij primaire mitochondriale ziekte