FAG Mastergrad
Studie av Kompleks I i mitokondriene ved bruk av grønnalgen Chlamydomonas reinhardtii
Kompleks 1 (CI) er det første og største enzymet i elektrontransportkjeden i mitokondriet. CI-mangel er den mest utbredte formen for mitokondriell dysfunksjon. Hos mennesker er mutasjon i CI årsak til alvorlige metabolske sykdommer.
Thea Aspelund Fatnes
Thea Aspelund Fatnes forsvarte sin masteroppgave 19. juni 2014. Masteren er en del av en internasjonal master i molekylærmedisin ved NTNU i Trondheim. Masteroppgaven ble skrevet og arbeidet gjennomført ved The Ohio State University i Columbus USA.
Oppgavens tittel: "A Contribution to the Study of Mitochondrial Complex I Using Chlamydomonas reinhardtii as a Model System."
Fatnes jobber for tiden med kvalitetssikring på Celluloselaboratoriet ved Borregaard Fabrikker i Sarpsborg.
CI-baserte sykdommer rammer som oftest barn fra tidlig barndom, men kan også ramme voksne. Organer som hjernen, hjertet og skjelettmuskulatur, som er sterkt avhengig av ATP, er ofte mer påvirket av CI-mangel enn andre vev. Noen av de vanligste CI-relaterte lidelser, forårsaket av mutasjoner i subenheter av enzymet, er LHON (Lebers hereditære opticus neuroretinopathy) og MELAS (Mitokondrie Encephalomyopathy with lactacidose and strokelike episodes). Mutasjoner i CI subenheter er også relatert til Parkinsons, Alzheimers og type II diabetes.
For å studere CI ble grønnalgen Chlamydomonas reinhardtii brukt som modellsystem. Algen er en encellet to-flagelat alge med et enkelt klorplast og haploid genotype. Chlamydomonas kan vokse under tre mulige tilstander: fototrofisk, heterotrofisk, og miksotrofisk.
I fototrofiske vekstvilkår benytter algen lys for å fiksere CO2 som karbonkilde via fotosyntesen. Under heterotrofiske betingelser, vekst i mørket, ble en organisk karbonkilde (acetat) tilsatt til mediet, slik at algen kan utnytte elektrontransportkjeden til energiproduksjon.
Chlamydomonas er en ideell organisme for å studere CI siden de respiratoriske og fotosyntetiske membransystemene er separate. Det gjør respiratoriske mutanter levedyktige så lenge de blir dyrket under lys og kan bruke fotosyntesen som energikilde. Dette gir en fordel i forhold til mammalske modellsystemer, som ikke vil være levedyktig under fullstendig tap av respirasjon.
Resultater
• 13 nye cellelinjer med CI-mutasjoner ble isolert.
• Komplementering av to cellelinjer med respektive villtype-gener. Dette er den første rapporten om en vellykket transformasjon og funksjonell komplementering av Chlamydomonas CI-mutanter.
• To av mutasjonene ble funnet i lokus som korresponderer med samme mutasjon i samme lokus hos mennesker med mitokondriell dysfunksjon.
Oppgaven har vært et bidrag til studiet av mitokondrie CI med bruk av Chlamydomonas reinhardtii som et eksperimentelt system. Resultatene viser at Chlamydomonas er et godt egnet modellsystem for å studere CI. Et overordnet mål er å finne nye mutasjoner i CI som forårsaker sykdom. Det vil i tilfelle kunne brukes som en screeningmetode hos mennesker.
