外加輔?Q9或輔?Q10對含有A8344G粒線體DNA突變之人類cybrid細胞中輔?Q10含量、COQ蛋白及基因表現量、和COQ蛋白複合體之穩定性的影響

輔酶Q (CoQ)是氧化磷酸化作用中之電子傳遞鏈所必需。CoQ 在人類、嚙齒類動物、酵母菌中分別以CoQ10、CoQ9 和CoQ6 之型式存在。酵母菌中之CoQ6 的生合成需有Coq1–Coq9九個蛋白且其皆為粒線體蛋白。酵母菌之Coq1 相當於人類之PDSS1 和PDSS2 蛋白。數個Coq 蛋白在酵母菌中形成Coq 蛋白複合體以合成CoQ6，且CoQ6 和此蛋白複合體有互相作用而使其穩定。人類粒線體DNA (mtDNA)製造OXPHOS 複合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ中的13 個次單位蛋白。粒線體基質中由核DNA (nDNA)製造之蛋白需粒線體膜電位和粒線體ATP 為能量以被自細胞質運輸至粒線體，而能成為成熟蛋白。有破碎紅纖維織之攣肌陣癲癇(MERRF)是一種因mtDNA 之一tRNA 基因的A8344G 突變所造成之遺傳性疾病，其會降低mtDNA 製造之蛋白的轉譯。有致病性mtDNA 突變之病人常有次發型CoQ10 缺乏症且常以CoQ10 治療。我們的研究顯示以FCCP 破壞粒線體膜電位會使人類143B 細胞中的CoQ10含量下降、抑制COQ5蛋白之成熟、及阻礙含COQ5 之蛋白複合體的形成。而且，我們已得到一個含A8344G 突變之cybrid (B2 cybrid)和其野生型控制組cybrid (D5 cybrid)。B2 cybrid 中的CoQ10 含量和粒線體膜電位是下降的；而且，雖其COQ5 之成熟只有中度之抑制，其COQ5 基因表現上升且含COQ5之蛋白複合體幾乎消失。本研究之假說為:外加CoQ9 或CoQ10 可能會使B2 cybrid 中某些COQ蛋白或COQ 蛋白複合體穩定，進而能使內生性CoQ10 合成的能力上升及改善其粒線體狀態。每年的計畫有兩個研究目標。在第一年中，我們會探討外加CoQ10 是否能使B2 cybrid 之COQ5蛋白之成熟回復和使含COQ5 之蛋白複合體穩定；並藉由外加CoQ9 來檢視是否是因B2 cybrid中內生性CoQ10含量有提升。在第二年中，我們將探討外加CoQ9或CoQ10是否可改善B2 cybrid之存活性、粒線體能量製造、和nDNA 製造之OXPHOS 次單位蛋白之表現。我們也會比較外加CoQ10 後，相對D5 cybrid，B2 cybrid 中各個PDSS 和COQ 基因之mRNA 表現量之變化情形。在第三年，我們將探討除了COQ5 之各個PDSS 和COQ 蛋白之表現量在B2 cybrid 中是否下降及其是否能被外加的CoQ10 所穩定。再者，我們會在B2 cybrid 添加CoQ 過程時過度表現COQ5 以發掘COQ5 在促進外來CoQ 之功效的可能性。本研究之結果將有助於對於CoQ10 補充有益於mtDNA 突變造成之次發型輔酶Q10 缺乏症之治療的分子機制的瞭解。

系統編號:PC10508-0615
原計畫編號:MOST105-2320-B182-026