Mitokondride Fonksiyonel Analizler
Functional Analysis in Mitochondria
Eylem CC, Derkuş B, Nemutlu E. Mitokondride fonksiyonel analizler. Ünal Uzun Ö, editör. Çocukluk Çağında Mitokondriyal Hastalıklar. 1. Baskı. Ankara: Türkiye Klinikleri; 2022. p.93-100.
Makale Dili: TR
ÖZET
Mitokondri, hücredeki ana görevi olan oksidatif fosforilasyon ile enerji üretimi yanında içerdiği enzimler ve proteinler ile apoptozis, hücrelerin farklılaşması, sinyal yolaklarının düzenlenmesi gibi birçok biyolojik sürecin içinde yer alarak farklı hücresel fonksiyonlar için çok önemli rol oynar. Mitokondriyal hastalıklar genel olarak enerji üretimi ve tüketiminin çok fazla olduğu organları içeren çoklu sistem tutulumu ile karakterizedir. Merkezi ve periferik sinir sistemi, kalp kası, karaciğer, kas, böbrek (özellikle proksimal tübüler sistem) ve retina en çok etkilenen organ ve sistemlerdir. Bu nedenle mitokondri fonksiyon bozukluğunun tüm sistemleri etkileyebileceği ve belirli bir eşik değere göre hastalık semptomlarına neden olabileceği bilinmektedir. Öte yandan mitokondri hasarının dağılımının dokular arasında değişkenlik göstermesi fenotipe yansıyarak aynı hasarın farklı hastalarda, farklı semptomlar vermesine neden olmaktadır. Ayrıca mitokondri fonksiyon bozukluğu aynı hastada, zaman içinde dokular arasında farklı dağılım göstererek, hastalığın zaman içinde farklı şekilde klinik bulgu vermesine neden olur. Bu nedenle mitokondri fonksiyon bozukluğunun derecesinin özgül şekilde belirlenmesi tanı ve tedavi açısından büyük öneme sahiptir. Son yıllarda mitokondriyal hastalıklar gibi kalıtsal metabolik hastalıklarda, sorumlu genlerin belirlenmesi (genomik), bu genlerin RNA ve protein düzeyindeki ifadelerinin gösterilmesi (transkriptomik ve proteomik), metabolitlerin tür ve miktarı (metabolomik) ile döngü hızlarının (fluksomiks) analizlerinin hastalarda daha derin fenotipleme yapılmasına önemli katkı sağlayacağı öngörülmektedir. Bu kitap bölümünde mitokondriyal hastalıkların tanı, tedavi ve takibi için mitokondri fonksiyonunun geleneksel yöntemler ve yeni nesil omik analizler ile değerlendirilmesine yönelik genel bir bakış sunulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Mitokondri; mitokondriyal fonksiyon; proteomiks; metabolomiks; fluksomiks; seahorse; mikroskobik analizler
Mitokondri, hücredeki ana görevi olan oksidatif fosforilasyon ile enerji üretimi yanında içerdiği enzimler ve proteinler ile apoptozis, hücrelerin farklılaşması, sinyal yolaklarının düzenlenmesi gibi birçok biyolojik sürecin içinde yer alarak farklı hücresel fonksiyonlar için çok önemli rol oynar. Mitokondriyal hastalıklar genel olarak enerji üretimi ve tüketiminin çok fazla olduğu organları içeren çoklu sistem tutulumu ile karakterizedir. Merkezi ve periferik sinir sistemi, kalp kası, karaciğer, kas, böbrek (özellikle proksimal tübüler sistem) ve retina en çok etkilenen organ ve sistemlerdir. Bu nedenle mitokondri fonksiyon bozukluğunun tüm sistemleri etkileyebileceği ve belirli bir eşik değere göre hastalık semptomlarına neden olabileceği bilinmektedir. Öte yandan mitokondri hasarının dağılımının dokular arasında değişkenlik göstermesi fenotipe yansıyarak aynı hasarın farklı hastalarda, farklı semptomlar vermesine neden olmaktadır. Ayrıca mitokondri fonksiyon bozukluğu aynı hastada, zaman içinde dokular arasında farklı dağılım göstererek, hastalığın zaman içinde farklı şekilde klinik bulgu vermesine neden olur. Bu nedenle mitokondri fonksiyon bozukluğunun derecesinin özgül şekilde belirlenmesi tanı ve tedavi açısından büyük öneme sahiptir. Son yıllarda mitokondriyal hastalıklar gibi kalıtsal metabolik hastalıklarda, sorumlu genlerin belirlenmesi (genomik), bu genlerin RNA ve protein düzeyindeki ifadelerinin gösterilmesi (transkriptomik ve proteomik), metabolitlerin tür ve miktarı (metabolomik) ile döngü hızlarının (fluksomiks) analizlerinin hastalarda daha derin fenotipleme yapılmasına önemli katkı sağlayacağı öngörülmektedir. Bu kitap bölümünde mitokondriyal hastalıkların tanı, tedavi ve takibi için mitokondri fonksiyonunun geleneksel yöntemler ve yeni nesil omik analizler ile değerlendirilmesine yönelik genel bir bakış sunulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Mitokondri; mitokondriyal fonksiyon; proteomiks; metabolomiks; fluksomiks; seahorse; mikroskobik analizler
ABSTRACT
Mitochondria's main task in the cell is energy production by oxidative phosphorylation. In addition, it plays a very important role in different cellular functions and biological processes such as apoptosis, differentiation of cells, and regulation of signal pathways because of its enzymes and proteins. Mitochondrial diseases are generally characterized by multisystem involvement, involving organs with high energy production and consumption. The central and peripheral nervous system, heart muscle, liver, muscle, kidney (especially the proximal tubular system) and retina are the most affected organs and systems. For this reason, it is known that mitochondrial dysfunction can affect all systems and cause disease symptoms according to a certain threshold value. On the other hand, the fact that the distribution of mitochondrial damage varies between tissues is reflected in the phenotype, causing the same damage to give different symptoms in different patients. In addition, mitochondrial dysfunction may show different distribution between tissues in the same patient over time, causing the disease to present with different clinical manifestations over time. Therefore, specific determination of the degree of mitochondrial dysfunction is of great importance in terms of diagnosis and treatment. In recent years, in inherited metabolic diseases such as mitochondrial diseases, the identification of responsible genes (genomics), the expression of these genes at the RNA and protein level (transcriptomics and proteomics), the type and amount of metabolites (metabolomics) and the turnover rates (fluxomics) analysis have contributed to deeper phenotyping in patients. expected to contribute. In this chapter, an overview of the evaluation of mitochondrial function with traditional methods and new generation omics analyses for the diagnosis, treatment and follow-up of mitochondrial diseases is presented.
Keywords: Mitochondria; mitochondrial function; proteomics; metabolomics; fluxomics; seahorse; microscopic analysis
Mitochondria's main task in the cell is energy production by oxidative phosphorylation. In addition, it plays a very important role in different cellular functions and biological processes such as apoptosis, differentiation of cells, and regulation of signal pathways because of its enzymes and proteins. Mitochondrial diseases are generally characterized by multisystem involvement, involving organs with high energy production and consumption. The central and peripheral nervous system, heart muscle, liver, muscle, kidney (especially the proximal tubular system) and retina are the most affected organs and systems. For this reason, it is known that mitochondrial dysfunction can affect all systems and cause disease symptoms according to a certain threshold value. On the other hand, the fact that the distribution of mitochondrial damage varies between tissues is reflected in the phenotype, causing the same damage to give different symptoms in different patients. In addition, mitochondrial dysfunction may show different distribution between tissues in the same patient over time, causing the disease to present with different clinical manifestations over time. Therefore, specific determination of the degree of mitochondrial dysfunction is of great importance in terms of diagnosis and treatment. In recent years, in inherited metabolic diseases such as mitochondrial diseases, the identification of responsible genes (genomics), the expression of these genes at the RNA and protein level (transcriptomics and proteomics), the type and amount of metabolites (metabolomics) and the turnover rates (fluxomics) analysis have contributed to deeper phenotyping in patients. expected to contribute. In this chapter, an overview of the evaluation of mitochondrial function with traditional methods and new generation omics analyses for the diagnosis, treatment and follow-up of mitochondrial diseases is presented.
Keywords: Mitochondria; mitochondrial function; proteomics; metabolomics; fluxomics; seahorse; microscopic analysis
.: İşlem Listesi