Протофекция

Протофекция — это белково-опосредованная трансфекция чужеродной митохондриальной ДНК (мтДНК) в митохондрии клеток ткани с целью дополнения или замены уже присутствующей нативной митохондриальной ДНК. Полный геном мтДНК или только фрагменты мтДНК, созданные с помощью полимеразной цепной реакции, могут быть перенесены в целевые митохондрии с помощью этого метода. ^{[ 1 ]}

В последние пару десятилетий ученые выдвинули гипотезу, что протофекция может быть полезна для пациентов с митохондриальными заболеваниями. Эта технология является новейшей разработкой и постоянно совершенствуется. Поскольку с возрастом митохондриальная ДНК становится все более поврежденной, это может обеспечить метод хотя бы частичного омоложения митохондрий в старых тканях, возвращая им их первоначальную, молодую функцию. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Метод

Протофекция является развивающейся технологией и постоянно совершенствуется. Была создана специфическая система белковой трансдукции, которая находится в комплексе с мтДНК, что позволяет мтДНК перемещаться через мембрану целевой клетки и специфически нацеливаться на митохондрии. Используемая система трансдукции состоит из белкового домена трансдукции , последовательностей митохондриальной локализации и митохондриального транскрипционного фактора А. Каждый из них играет особую роль в протофекции:

Домен белковой трансдукции необходим, поскольку они представляют собой небольшие участки белков, которые могут пересекать клеточную мембрану . независимо
Для протофекции используются определенные последовательности митохондриальной локализации, поскольку они позволяют мтДНК проникать в митохондрии.
Митохондриальный фактор транскрипции А используется, поскольку он раскручивает мтДНК, попадающую в митохондрии, что имеет решающее значение для репликации мтДНК.

Этот процесс может привести к увеличению количества мтДНК, присутствующей в митохондриях клеток-мишеней. ^{[ 3 ]}

Система трансдукции была усовершенствована и модифицирована с момента первого использования протофекции. Для сокращения названия комплекса, который ранее назывался комплексом ПТД-МЛС-ТФАМ, теперь он называется МТД-ТФАМ. MTD означает домен митохондриальной трансдукции и включает домен трансдукции белка и последовательности митохондриальной локализации. ^{[ 4 ]}

Возможное терапевтическое использование

Одна из гипотез митохондриальных заболеваний заключается в том, что повреждение и дисфункция митохондрий играют важную роль в старении . Протофекция исследуется как возможный жизнеспособный лабораторный метод для создания генной терапии наследственных митохондриальных заболеваний, таких как наследственная оптическая невропатия Лебера . Исследования показали, что протофекция может привести к улучшению функции митохондрий в клетках-мишенях. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Протофекцию можно применять к модифицированным или искусственным митохондриям. Митохондрии можно модифицировать так, чтобы они производили мало свободных радикалов или вообще не производили их без ущерба для производства энергии. Недавние исследования показали, что митохондриальные трансплантаты могут быть полезны для омоложения мертвых или умирающих тканей, например, при сердечных приступах, когда митохондрии являются первой частью клетки, которая умирает. ^{[ 7 ]}

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Хан, Шахарьяр М.; Беннетт, Джеймс П. (1 августа 2004 г.). «Развитие заместительной терапии митохондриальных генов» (PDF) . Журнал биоэнергетики и биомембран . 36 (4): 387–393. дои : 10.1023/B:JOBB.0000041773.20072.9e . ПМИД 15377877 . S2CID 25674350 .
^ Аравинта Шива, М.; Махалакшми, Р.; Бхакта-Гуха, Дипита; Гуха, Гунджан (1 мая 2019 г.). «Генная терапия митохондриального генома: очищение от мутаций, успокоение недугов» . Митохондрия . 46 : 195–208. дои : 10.1016/j.mito.2018.06.002 . ПМИД 29890303 . S2CID 48356579 .
^ Хан, Шахарьяр М.; Беннетт-младший, Джеймс П. (август 2004 г.). «Развитие заместительной митохондриальной генной терапии». Журнал биоэнергетики и биомембран . 36 (4): 387–393. doi : 10.1023/b:jobb.0000041773.20072.9e . ISSN 0145-479X . ПМИД 15377877 . S2CID 25674350 .
^ Кини, Паула М.; Куигли, Кейтлин К.; Данэм, Лиза Д.; Папагеордж, Кристина М.; Айер, Шилпа; Томас, Равиндар Р.; Шварц, Кэтлин М.; Триммер, Патрисия А.; Хан, Шахарьяр М.; Портелл, Франциско Р.; Бергквист, Кристен Э.; Беннетт, Джеймс П. (2009). «Митохондриальная генная терапия усиливает митохондриальную физиологию в модели клеток болезни Паркинсона» . Генная терапия человека . 20 (8): 897–907. дои : 10.1089/hum.2009.023 . ПМЦ 2829286 . ПМИД 19374590 .
^ Айер, Шилпа (март 2013 г.). «Новые терапевтические подходы к наследственной оптической невропатии Лебера» . Медицина открытий . 15 (82): 141–149. ISSN 1539-6509 . ПМЦ 5652312 . ПМИД 23545042 .
^ Рао, Радж Р.; Айер, Шилпа (2015). «Стволовые клетки, нейронные предшественники и инженерные стволовые клетки». Гибель нейрональных клеток . Методы молекулярной биологии. Том. 1254. стр. 255–267. дои : 10.1007/978-1-4939-2152-2_19 . ISBN 978-1-4939-2151-5 . ПМЦ 5642280 . ПМИД 25431071 .
^ Колата, Джина (10 июля 2018 г.). «Умирающие органы возвращаются к жизни в ходе новых экспериментов» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 11 июля 2018 г.

Внешние ссылки

Что случилось с протофекцией? Статья, дающая некоторый контекст развития защиты за последние несколько лет.
Митохондриальная генная терапия улучшает митохондриальную физиологию в клеточной модели болезни Паркинсона
Разработка заместительной митохондриальной генной терапии
Новые подходы к лечению наследственной оптической нейропатии Лебера

Эта по клеточной биологии статья незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[KhanBennett2004-1] Перейти обратно: ^а ^б Хан, Шахарьяр М.; Беннетт, Джеймс П. (1 августа 2004 г.). «Развитие заместительной терапии митохондриальных генов» (PDF) . Журнал биоэнергетики и биомембран . 36 (4): 387–393. дои : 10.1023/B:JOBB.0000041773.20072.9e . ПМИД 15377877 . S2CID 25674350 .

[2] Аравинта Шива, М.; Махалакшми, Р.; Бхакта-Гуха, Дипита; Гуха, Гунджан (1 мая 2019 г.). «Генная терапия митохондриального генома: очищение от мутаций, успокоение недугов» . Митохондрия . 46 : 195–208. дои : 10.1016/j.mito.2018.06.002 . ПМИД 29890303 . S2CID 48356579 .

[3] Хан, Шахарьяр М.; Беннетт-младший, Джеймс П. (август 2004 г.). «Развитие заместительной митохондриальной генной терапии». Журнал биоэнергетики и биомембран . 36 (4): 387–393. doi : 10.1023/b:jobb.0000041773.20072.9e . ISSN 0145-479X . ПМИД 15377877 . S2CID 25674350 .

[4] Кини, Паула М.; Куигли, Кейтлин К.; Данэм, Лиза Д.; Папагеордж, Кристина М.; Айер, Шилпа; Томас, Равиндар Р.; Шварц, Кэтлин М.; Триммер, Патрисия А.; Хан, Шахарьяр М.; Портелл, Франциско Р.; Бергквист, Кристен Э.; Беннетт, Джеймс П. (2009). «Митохондриальная генная терапия усиливает митохондриальную физиологию в модели клеток болезни Паркинсона» . Генная терапия человека . 20 (8): 897–907. дои : 10.1089/hum.2009.023 . ПМЦ 2829286 . ПМИД 19374590 .

[5] Айер, Шилпа (март 2013 г.). «Новые терапевтические подходы к наследственной оптической невропатии Лебера» . Медицина открытий . 15 (82): 141–149. ISSN 1539-6509 . ПМЦ 5652312 . ПМИД 23545042 .

[6] Рао, Радж Р.; Айер, Шилпа (2015). «Стволовые клетки, нейронные предшественники и инженерные стволовые клетки». Гибель нейрональных клеток . Методы молекулярной биологии. Том. 1254. стр. 255–267. дои : 10.1007/978-1-4939-2152-2_19 . ISBN 978-1-4939-2151-5 . ПМЦ 5642280 . ПМИД 25431071 .

[7] Колата, Джина (10 июля 2018 г.). «Умирающие органы возвращаются к жизни в ходе новых экспериментов» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 11 июля 2018 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]