Informacje o autorze: (1)1] Oddział Kardiologii, Bostoński Szpital Dziecięcy, Boston, Massachusetts, USA. [2]. (2)1] Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA. [2]. (3)1] Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, School of Engineering and Applied Sciences, Uniwersytet Harvarda, Cambridge, Massachusetts, USA. [2] Wydział Genetyki, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts, USA. (4)Oddział Kardiologii, Szpital Dziecięcy w Bostonie, Boston, Massachusetts, USA. (5)Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, School of Engineering and Applied Sciences, Harvard. i Nauk Stosowanych, Uniwersytet Harvarda, Cambridge, Massachusetts, USA. (6)1] Oddział Kardiologii, Bostoński Szpital Dziecięcy, Boston, Massachusetts, USA. (2) Department of Medicine, Division of Genetics, Boston Children's Hospital, Boston, USA. Boston Children's Hospital, Boston, Massachusetts, USA. (7)1] Allele Biotechnology & Pharmaceuticals, Inc, San Diego, Kalifornia, USA. [2] Departament Fotobiologii i Bioinżynierii, The Scintillon Institute, San Diego, Kalifornia, USA. (8)Department of Clinical Chemistry and Pediatrics, Laboratory of Genetic Chorób Metabolicznych, Akademickie Centrum Medyczne, Amsterdam, Holandia. (9) Zakład Patologii, Centrum Biologii Układu Sercowo-Naczyniowego i Instytut ds. Stem Cell and Regenerative Medicine, University of Washington, Seattle, Washington, USA. (10)1] Department of Pathology, Center for Cardiovascular Biology and Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine, University of Washington, Seattle, Washington, USA. [2] Wydział Bioinżynierii, Centrum Biologii Sercowo-Naczyniowej, Instytut Komórek Macierzystych i Medycyny Regeneracyjnej, University of Washington, Seattle, Washington, USA. Biologii Sercowo-Naczyniowej, Instytut Komórek Macierzystych i Medycyny Regeneracyjnej, University of Washington, Seattle, Washington, USA. [3] Wydział Medycyny i Kardiologii, Center for Cardiovascular Biology, Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine, University of Washington, Seattle, USA. Stem Cell and Regenerative Medicine, University of Washington, Seattle, Washington, USA. (11)Department of Cell and Molecular Biology and Medicine, Karolinska Institutet, Sztokholm, Szwecja. (12)Wydział Metabolizmu, Kennedy Krieger Institute, Baltimore, Maryland, USA. (13)1] Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, School of Inżynierii i Nauk Stosowanych, Uniwersytet Harvarda, Cambridge, Massachusetts, USA. [2] Harvard Stem Cell Institute, Uniwersytet Harvarda, Cambridge, Massachusetts, USA. (14)1] Oddział Kardiologii, Szpital Dziecięcy w Bostonie, Boston, Massachusetts, USA. [2] Harvard Stem Cell Institute, Uniwersytet Harvarda, Cambridge, Massachusetts, USA. --- Autorzy opisują 6-letniego chłopca z zespołem Bartha, u którego stwierdzono kardiomiopatią, neutropenią i hipotonią. Chromatografia gazowa moczu wykazała wysoki poziom kwasu 3-metyloglutakonowego. DNA zarówno pacjenta, jak i matki wykazało heterozygotyczną delecję 3 bp w eksonie 8 genu tafazyny. Ta nieprawidłowość obejmuje delecję zasad TGA, począwszy od nukleotydu cDNA 891 (c891_893delTGA), co skutkuje brakiem kwasu glutaminowego w kodonie 202 z wysoce konserwatywnego obszaru białka tafazyny, co jest zgodne z diagnozą zespołu diagnozą zespołu Bartha. Jest to pierwszy opis przypadku zespołu Bartha w populacji arabskiej. populacji arabskiej, podkreślający znaczenie szczegółowych badań w przypadkach dziedzicznej kardiomiopatii. --- Zespół Bartha (BTHS) jest recesywną chorobą sprzężoną z chromosomem X, dotykającą głównie mężczyzn. Klinicznie, choroba charakteryzuje się przerostową lub rozszerzoną kardiomiopatią, miopatią szkieletową, przewlekłą/cykliczną neutropenią, kwasica 3-metyloglutakonowa, opóźnienie wzrostu i dysfunkcja łańcucha oddechowego. dysfunkcja łańcucha oddechowego. Jest ona spowodowana mutacjami w genie TAZ kodującym białko tafazzin które jest odpowiedzialne za przebudowę kardiolipiny. W niniejszej pracy przedstawiamy nową patogenną mutację TAZ c.83T>A, p.Val28Glu, występującą w postaci mozaikowej u prawie wszystkich u prawie wszystkich kobiet w polskiej rodzinie. Sekwencjonowanie Sangera DNA z krwi obwodowej i komórek nabłonkowych wykazało mozaicyzm żeński w trzech pokoleniach. pokoleniach. Wydaje się, że jest to nowy mechanizm dziedziczenia, a dalsze badania badania są wymagane w celu zrozumienia mechanizmu tego mozaicyzmu. My że testy genetyczne BTHS powinny obejmować dwie lub więcej tkanek u kobiet które wydają się nie być nosicielkami, gdy początkowo badane jest DNA krwi. Wyniki powinny mieć zastosowanie nie tylko do rodzin z BTHS, ale także do rodzin z innymi chorobami sprzężonymi z chromosomem X. z innymi chorobami sprzężonymi z chromosomem X. --- Zespół Bartha jest zaburzeniem sprzężonym z chromosomem X, charakteryzującym się kardiomiopatią, miopatią szkieletową szkieletowych, neutropenią, kwasicą organiczną i opóźnieniem wzrostu spowodowanym mutacjami mutacjami w tafazzinie. Podobieństwo sekwencji tafazyny do acylotransferaz sugeruje rolę w mitochondrialnym metabolizmie fosfolipidów. Aby zbadać rolę w funkcjonowaniu i rozwoju serca, stworzyliśmy model knockdown danio pręgowanego. model. U danio pręgowanego mRNA tafazyny jest po raz pierwszy widoczne po 7 godzinach od zapłodnienia (hpf). (hpf). Po 10 i 24 godzinach od zapłodnienia mRNA tafazyny jest wszechobecne, z najwyższymi poziomami w głowie. głowie. Do 51 hpf ekspresja staje się ograniczona do serca. Nokaut tafazyny utworzony przez wstrzyknięcie antysensownego morfolino żółtka spowodował zależną od dawki letalnością, poważnym opóźnieniem rozwoju i wzrostu, wyraźną bradykardią i wysięk osierdziowy i uogólniony obrzęk, objawy przypominające ludzki zespół Barth zespół niewydolności serca. Ten fenotyp knockdown został uratowany przez jednoczesne wstrzyknięcie wstrzyknięcie normalnego mRNA tafazyny. Nieprawidłowy rozwój serca, z liniowym, nie zapętlonym sercem oraz hipomorficznym rozwojem ogona i oka dowodzi, że tafazzin jest niezbędna dla ogólnego rozwoju danio pręgowanego, zwłaszcza serca. The tafazyny zapewnia model zwierzęcy podobny do zespołu Bartha do analizy nasilenia mutacji u ludzi i testowania potencjalnych metod leczenia. --- Kardiolipina jest specyficznym dla mitochondriów fosfolipidem, który stabilizuje montaż kompleksów łańcucha oddechowego, sprzyjając pracy z pełną wydajnością. Jest również pośredniczy w kluczowych etapach apoptozy. W zespole Bartha, kardiomiopatii związanej z chromosomem X kardiomiopatia spowodowana mutacjami tafazyny, kardiolipiny wykazują modyfikacje łańcucha acylowego i są obecne w nieprawidłowych ilościach. acylowe i są obecne w nienormalnie niskich stężeniach, podczas gdy gromadzi się monolizokardiolipina. Wykorzystując unieśmiertelnione limfoblasty od pacjentów z zespołem Barth wykazaliśmy, że produkcja nieprawidłowej kardiolipiny prowadziła do zmian mitochondrialnych. zmian mitochondrialnych. Rzeczywiście, brak normalnej kardiolipiny prowadził do zmian w stabilności łańcucha transportu elektronów, powodując defekty komórkowe. Stwierdziliśmy destabilizację superkompleksu (respirasomu) I+III2+IVn, ale także zmniejszenie ilości poszczególnych kompleksów I i IV oraz superkompleksów I+III i III+IV. Nie zaobserwowano zmian w ilości poszczególnych kompleksów III i II. Stwierdziliśmy również obniżony poziom kompleksu V. Kompleks ten nie jest częścią superkompleksu, co sugeruje, że kompleks V nie jest częścią superkompleksu. superkompleksu, co sugeruje, że kardiolipina jest wymagana nie tylko do asocjacji/stabilizacji kompleksów w superkompleksy, ale także do modulacji ilości poszczególnych kompleksów łańcucha oddechowego. Jednakże, te zmiany zostały zrekompensowane przez wzrost masy mitochondriów, co wykazane przez mikroskopię elektronową i pomiary syntazy cytrynianowej aktywność. Sugerujemy, że ten kompensacyjny wzrost zawartości mitochondriów zapobiega spadkowi oddychania mitochondrialnego i syntezy ATP w komórkach. Pokazujemy również, poprzez obszerną analizę cytometrii przepływowej, że szlak apoptozy typu II został zablokowany na poziomie mitochondrialnym i że mitochondria pacjentów z zespołem pacjentów z zespołem Bartha nie mogą wiązać aktywnej kaspazy-8. Transdukcja sygnału jest zatem blokowana przed wystąpieniem jakiegokolwiek zdarzenia mitochondrialnego. Co ciekawe, podstawowe poziomy produkcji anionów ponadtlenkowych były nieco wyższe w komórkach pacjentów niż w komórkach kontrolnych, jak wcześniej wykazano poprzez zwiększoną karbonylację białka karbonylacji białek w mutancie taz1Δ w drożdżach. Może to być szkodliwe dla komórek w dłuższej perspektywie. Konsekwencje dysfunkcji mitochondriów i zmian do transdukcji sygnału apoptozy są rozpatrywane w świetle potencjału rozwoju przyszłych terapii. rozwoju przyszłych terapii. --- Tafazzin, mitochondrialna acylotransferaza, odgrywa ważną rolę w przebudowie łańcucha bocznego przebudowie łańcucha bocznego kardiolipiny. Poprzednie badania wykazały, że dysfunkcja tafazyny zmniejsza zawartość kardiolipiny, upośledza funkcję mitochondriów i powoduje kardiomiopatię rozstrzeniową w zespole Bartha. Reaktywne formy tlenu (ROS) zostały zaangażowane w rozwój kardiomiopatii i są również obowiązkowymi produktami ubocznymi mitochondriów. Postawiliśmy hipotezę, że knockdown tafazyny zwiększa produkcję ROS z mitochondriów, a przeciwutleniacz ukierunkowany na mitochondria przeciwutleniacz zapobiega indukowanej przez knockdown tafazyny dysfunkcji mitochondriów i serca. dysfunkcji serca. Wykorzystaliśmy miocyty serca transdukowane adenowirusem zawierającym tafazynę shRNA jako model do badania wpływu mitochondrialnego przeciwutleniacza, mito-Tempo. Zablokowanie tafazyny zmniejszyło poziomy kardiolipiny i poziom kardiolipiny i zwiększało mitochondrialny ROS. Leczenie miocytów serca z mito-Tempo znormalizowało knockdown tafazyny, zwiększyło produkcję mitochondrialnego ROS i spadek komórkowego ATP. Mito-Tempo również znacząco zniosło przerost mięśnia sercowego wywołany przez knockdown tafazzin, dysfunkcję skurczową i śmierć komórek. Wnioskujemy, że przeciwutleniacz ukierunkowany na mitochondria przeciwutleniacz zapobiega dysfunkcji serca indukowanej przez knockdown genu tafazzin w miocytów serca i sugerują, że mito-Tempo jest potencjalnym środkiem terapeutycznym w zespole Barth i innych kardiomiopatii rozstrzeniowych wynikających z mitochondrialnego stresu oksydacyjnego. mitochondrialnego stresu oksydacyjnego. --- W ciągu 26 lat od pierwszego opisania zespołu Bartha jako kardiomiopatii sprzężonej z chromosomem X poczyniono wiele postępów w dziedzinie biologii tego zespołu. lat od jego pierwszego opisania jako kardiomiopatii sprzężonej z chromosomem X. Zespół Bartha jest pierwszą rozpoznaną ludzką chorobą, w której głównym czynnikiem sprawczym jest zmiana w przebudowie kardiolipiny. Kardiolipina jest niezbędna do optymalnego funkcjonowania wielu białek w mitochondriach, w szczególności w łańcuchu łańcucha oddechowego i bierze udział w procesie apoptozy, w którym pośredniczą mitochondria. proces apoptozy. Odpowiednia zawartość kardiolipiny wydaje się być krytyczna dla tych funkcji. funkcji. Kardiolipina jest syntetyzowana de novo w mitochondriach i jest szybko przebudowywana w celu wytworzenia CL wzbogaconego w kwas linolowy. Zidentyfikowano gen TAZ zespołu Bartha został zidentyfikowany, a ekspresja genu daje białka znane jako tafazyny. Mutacje w TAZ skutkują zmniejszeniem ilości tetra-linoleoilowych form kardiolipiny i nagromadzenie monolizokardiolipiny w komórkach pacjentów z zespołem Barth Bartha. Chociaż produkt białkowy genu TAZ wykazuje sekwencję acylotransferazy glicerolipidowej, jego dokładna funkcja biochemiczna pozostaje do wyjaśnienia. funkcja biochemiczna pozostaje do wyjaśnienia. W tym przeglądzie podkreślamy niektóre z najnowszej literatury na temat metabolizmu kardiolipin i zespołu Bartha. --- Zespół Bartha (BTHS), rzadka, recesywna choroba sprzężona z chromosomem X, charakteryzuje się neutropenią i kardiomiopatią. neutropenią i kardiomiopatią. BTHS jest spowodowany mutacjami utraty funkcji genu genu tafazyny (TAZ). Opracowaliśmy model BTHS poprzez transfekcję ludzkich komórek progenitorowych HL60 mieloidalnych komórek progenitorowych za pomocą shRNA specyficznych dla TAZ. Wyniki pokazują znaczną redukcję ekspresji TAZ, naśladując efekty naturalnie występujących mutacji skrócenia naturalnie występujących mutacji skrócenia w TAZ. Analizy cytometrii przepływowej komórek z specyficzne dla TAZ, ale nie zakodowane, shRNA wykazują prawie dwukrotny wzrost w odsetka komórek aneksyny V-dodatniej i znacznie zwiększone rozpraszanie potencjału błony mitochondrialnej, jak określono przez barwienie DIOC6. Transfekcja shRNA specyficznego dla TAZ miała podobny efekt w komórkach mieloidalnych U937, ale nie w liniach komórek limfoidalnych. ale nie w limfoidalnych liniach komórkowych. Dalsze badania na mieloidalnych komórkach progenitorowych HL60 ujawniły nieprawidłowe uwalnianie cytochromu c z mitochondriów i znacząco podwyższony poziom aktywowanej kaspazy-3 w odpowiedzi na knockdown TAZ. Leczenie inhibitorem specyficznym dla kaspazy zVAD-fmk spowodowało znaczne zmniejszenie apoptozy do poziomu zbliżonego do normalnego. Dane te sugerują, że neutropenia w BTHS jest można przypisać zwiększonemu rozpraszaniu potencjału błony mitochondrialnej, nieprawidłowego uwalniania cytochromu c, aktywacji kaspazy-3 i przyspieszonej apoptozę mieloidalnych komórek progenitorowych i że wada ta może być częściowo przywrócony in vitro przez leczenie inhibitorami specyficznymi dla kaspaz. --- Mutacje w ludzkim genie TAZ są związane z zespołem Bartha, często śmiertelną chorobą sprzężoną z chromosomem X. często śmiertelną chorobą sprzężoną z chromosomem X, która objawia się kardiomiopatią i neutropenią. Gen TAZ koduje Tafazzin, przypuszczalną acylotranferazę fosfolipidową, która jest zaangażowana w przebudowę kardiolipiny, fosfolipidu unikalnego dla wewnętrznej błony mitochondrialnej. błony mitochondrialnej. Wykazano, że zakłócenie genu Tafazzin u drożdży (Taz1) wpływa na montaż i stabilność łańcucha oddechowego kompleksu IV i jego superkompleksów. Jednak implikacje tych wyników dla zespołu Bartha są ograniczone ze względu na dodatkową obecność kompleksu kompleksu I u ludzi, który tworzy superkompleks z kompleksami III i IV. Tutaj, zbadaliśmy wpływ Tafazzin, a tym samym niedoboru kardiolipiny w kardiolipiny w limfoblastach od pacjentów z zespołem Bartha, stosując elektroforezę w żelu poliakrylamidowym. elektroforezy żelowej. Ekstrakcja digitoniny ujawniła bardziej labilny kompleks I/III(2)/IV w mitochondriach komórek z zespołem Bartha, przy czym Kompleks IV łatwiej dysocjował z superkompleksu. Interakcja między kompleksami I i III była również mniej stabilna, ze zmniejszonymi poziomami superkompleksu kompleksu I/III(2). Obniżenie poziomu holoenzymu kompleksu I zaobserwowano również również u pacjentów z zespołem Bartha, z odpowiadającym mu spadkiem w stanie stacjonarnym. Proponujemy, aby utrata dojrzałych kardiolipin w zespole Bartha skutkuje niestabilnymi superkompleksami łańcucha oddechowego, wpływając w ten sposób na biogenezę kompleksu I, aktywność oddechową i późniejszą patologię. patologię. --- Kardiolipina jest głównym fosfolipidem błonowym w mitochondriach i jest niezbędna dla metabolizmu energii komórkowej, w którym pośredniczą mitochondria fosforylację oksydacyjną. Ostatnie badania wskazują, że odgrywa ona zróżnicowaną rolę w metabolizmie komórkowym. Eukariotyczna kardiolipina jest syntetyzowana de novo z kwasu kwasu fosfatydowego poprzez szlak cytydyno-5'-difosforano-1,2-diacylo-sn-glicerolu i jest deacylowana do monolizokardiolipiny, aby mogła zostać przemodelowana do postaci obserwowanej w mitochondriach. postać, którą obserwuje się w błonach mitochondrialnych. Ta resynteza deacylowanej kardiolipiny z monolizokardiolipiny zachodzi za pośrednictwem produktu genu zespołu Bartha tafazynę i acylotransferazę acylowo-sokardiolipinową-1, acylotransferazy monolizokardiolipinowej-1 i podjednostki alfa trójfunkcyjnego białka białka. Niewydolność serca jest stanem chorobowym, w którym ilość i rodzaj kardiolipiny jest zmieniona. Wygenerowano kilka modeli zwierzęcych w celu zbadania rolę zmienionej kardiolipiny w niewydolności serca. W wielu z tych modeli utrata tetralinoleoilokardiolipiny obserwuje się podczas rozwoju niewydolności serca. niewydolności serca. W indukowanej doksycykliną krótkiej spince do włosów RNA tafazzin knock down myszy, utrata tetralinoleoilokardiolipiny jest związana z bioenergetyką zaburzeniem bioenergetyki mitochondriów. Zmniejszenie mitochondrialnego superkompleksu i aktywności dehydrogenazy NADH w tych superkompleksach jest obserwowane. Modulacja składu acylowego tłuszczów CL może służyć jako strategia terapeutyczna strategia leczenia kilku patologii, w tym dysfunkcji serca. Proponujemy, aby zwiększenie kardiolipiny mogło poprawić funkcję mitochondriów i potencjalnie służyć jako terapia. i potencjalnie służyć jako terapia chorób, które wykazują dysfunkcję mitochondriów. dysfunkcja mitochondriów obejmująca zmniejszoną kardiolipinę.
Który gen jest zaangażowany w rozwój zespołu Bartha?
Tafazyna jest mitochondrialną transacylazą fosfolipidową, a jej mutacje powodują zespół Bartha (BTHS).