Expression of alternative oxidase in Drosophila ameliorates diverse phenotypes due to cytochrome oxidase deficiency

doi:10.1093/hmg/ddt601

.2014年4月15日；23(8):2078-93.

doi:10.1093/hmg/ddt601。 Epub 2013年11月29日。

由于细胞色素氧化酶缺乏，果蝇中交替氧化酶的表达改善了不同的表型

起亚·K·坎帕宁¹, Juho Rinne公司, 阿什温·斯里拉姆, 马蒂·拉坎马, 阿克巴尔·泽布, Tuomela茶, 安娜·波普斯通, 萨帕尔·辛格, 阿尔贝托·桑兹, 皮埃尔·鲁斯廷, 霍华德·雅各布斯

附属机构

采购管理信息： 24293544
PMCID公司：项目经理3959817
内政部： 10.1093/hmg/ddt601

由于细胞色素氧化酶缺乏，果蝇中交替氧化酶的表达改善了不同的表型

起亚·K·坎帕宁等。人类分子遗传学. 2014.

.2014年4月15日；23(8):2078-93.

doi:10.1093/hmg/ddt601。 Epub 2013年11月29日。

作者

起亚·K·坎帕宁¹, Juho Rinne公司, 阿什温·斯里拉姆, 马蒂·拉坎马, 阿克巴尔·泽布, 茶托美拉, 安娜·波普斯通, 萨帕尔·辛格, 阿尔贝托·桑兹, 皮埃尔·鲁斯廷, 霍华德·雅各布斯

附属

¹芬兰坦佩雷FI-33014坦佩雷大学生物医学技术研究所和坦佩雷医院。

采购管理信息： 24293544
PMCID公司：项目经理3959817
内政部： 10.1093/hmg/ddt601

摘要

线粒体功能障碍是人类疾病的一个重要因素，从儿童全身性疾病到心肌病、缺血和神经退行性变。细胞色素氧化酶是线粒体呼吸链的末端酶，是一个常见的靶点。低等真核生物具有替代性呼吸链酶，在呼吸应激或超负荷条件下为呼吸复合物I（单亚单位还原的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶，例如来自酵母的Ndi1）或III+IV（替代氧化酶（AOX））提供非质子转运旁路。在以前的研究中，研究表明，将酵母Ndi1或Ciona肠杆菌AOX转移到果蝇体内能够克服毒素或部分击倒复合物I或IV所产生的致死性，我们证明AOX可以完全或实质性地拯救由不同cIV亚基的全局或组织特异性敲除诱导的一系列表型，包括催化所需的完整亚基以及多重聚合和组装所需的外周亚基。AOX还能够克服因肌肉特异性击倒CoVb亚单位而产生的蛹致死性，尽管获救的苍蝇寿命短且有运动缺陷。神经元中cIV的敲除在发育过程中不是致命的，但会产生快速发展的运动和癫痫敏感性表型，AOX可显著缓解这一表型。Ndi1的表达加剧了cIV敲除产生的神经元表型。Ndi1代替必需的cI亚基表达，产生了发育迟缓、bang敏感性和雄性不育的独特残留表型。这些发现证实了替代呼吸链酶作为对抗线粒体疾病的工具的潜在效用，同时也表明了其重要的局限性。

PubMed免责声明

数字

**图1。**
转基因表达*氧气管*. (A类)AOX mRNA表达的定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）分析*RpL32型*)如图所示，转基因成虫和幼虫。指至少三个生物复制品中每一个的至少三个技术复制品的±SD。比较*（上游激活序列）UAS-AOX*表达式由驱动*da-GAL4号机组*（酵母转录激活蛋白GAL4）与*氧气管*,*P（P）*分析的每种性别/年龄均<0.01；类似地，比较*无人机-AOX*驾驶员缺席时的表达*氧气管*,*P（P）*每种情况下均<0.01，除非另有说明（#），其中*P（P）*<0.05（学生的t吨检验，双尾，不相等方差）。(B类)转基因菌株1日龄成人AOX蛋白和三磷酸腺苷（ATP）合成酶亚基α（负荷控制）的Western blot显示。tub-AOX表示每只苍蝇纯合子*氧气管⁷*,*氧气管³⁵*和*桶AOX⁵⁰*转基因（男性为半合子*氧气管³⁵*). 每个基因型的30只雌性或40只雄性的蛋白质提取物的复制批次显示在相邻的车道上。(C类)表明（纯合子）菌株的苍蝇在含氰琼脂上的存活时间。每组80–100只苍蝇的平均±SD，每瓶10只苍蝇。*P（P）*每种情况下均<0.01，与之相比*w个¹¹¹⁸*控制同性苍蝇（学生t吨检验，双尾，不相等方差）。另请参见补充材料，图S1.

**图2。**
通过以下方式拯救COX缺乏症*氧气管*. (A类)*氧气管*发育性致死和(D类)Cox6c的部分击倒导致发育迟缓(果蝇基因*独眼巨人*)使用*GS管*驱动程序。如图所示，不同基因型和RU486浓度的羽化子代或羽化日的比例意味着来自4个或更多生物复制品的±SD。(B类和C类)*氧气管*使用Surf1部分击倒对发育性致死的抢救*GS管*驱动程序。如图所示，不同基因型和浓度的RU486的蛹或羽化蝇的数量，意味着来自3个或更多个生物复制的±SD。(E类和F类)从部分击倒Cox5a或Cox5b中拯救发育性致死(果蝇基因*CoVa公司*,*CoVb公司*)使用*GS管*驱动器，如图所示。不同RU486浓度下，对于指示数量的*氧气管*转基因。表示3个或更多生物复制品的±SD。*P（P）*<0.01（*）或<0.05（#），学生的t吨试验，双尾，不等方差，比较有无苍蝇*氧气管*。另请参阅补充材料，图S2注意，在0μ米在所示分析中，RU486所有检测的敲除品系与野生型苍蝇无明显区别，野生型苍蚕在25°C下的第10天和第11天羽化。两份桶-AOX还挽救了Cox6b击倒的致命性(补充材料，图S2C).

**图3。**
全球COX缺乏的部分救援*无人机-AOX*. (A类)展示Cox4敲除产生的典型表型的显微照片(果蝇基因*CoIV公司*)由驱动*da-GAL4号机组*在没有转基因拯救的情况下，后代被捕获为异常的L1/L2幼虫。共同表达*无人机-AOX*虽然很少有苍蝇会隐匿在蛹后期，但也能继续发育。另请参见补充材料，图S3A. (B类)显示主要Cox7a编码等基因敲除产生的典型蛹致死表型的显微照片*CG9603型*，由驱动*da-GAL4号机组*. (C类)AOX从Cox7a中拯救蛹的致命性(*CG9603型*)击倒。如图所示，不同基因型的闭子代比例表示3个或更多生物复制的±SD。苍蝇和*da-GAL4号机组*驾驶员的鬃毛正常，与某人平衡器。UAS-AOX的表达产生了完全的解救作用，而UAS-Ndi1的表达没有产生任何解救作用。(D类)抗坏血酸/TMPD驱动的匀浆耗氧量*无人机-AOX*表达L3幼虫或成年苍蝇，有或没有敲除Cox7a(*CG9603型*). 3个或更多生物复制品的平均值±SD；星号表示显著差异(*P（P）*<0.01，学生的t吨检验，双尾，不相等方差）。(E类)所示基因型L3幼虫线粒体提取物的BNE凝胶（每车道37.5μg线粒体蛋白），对cI或cIV活性进行组织化学染色（按指定时间进行cIV活性染色）。参见参考文献，图3，了解与这些凝胶上分子量标记相关的主要条带迁移。星号表示装配子复杂S3（12）。(F类)所示基因型L3幼虫匀浆的耗氧量，由不同基质混合物驱动（分别为丙酮酸+脯氨酸、G3P和抗坏血酸+TMPD，如cI-、G3PDH-和cIV-连锁呼吸的材料和方法部分所述。为清楚起见，耗氧量表示为表达AOX但不表达RNAi的对照幼虫相应值的百分比。平均值±SD，≥3个生物复制；星号表示显著差异(*P（P）*<0.01，学生的t吨检验，双尾，不相等方差）。

**图4。**
AOX组织限制性cIV击倒抢救。(A类–C类)Cox5b的分解(果蝇基因*CoVb公司*)使用指定的驱动程序。带有CyO平衡标记的苍蝇是来自相同杂交的后代，但没有驾驶员。（A和B）所示基因型的剔除子代的比例，表示3个或更多生物重复的±SD。（C）携带G14驱动因子的1日龄UAS-AOX转基因果蝇的爬升指数（定义见材料和方法部分），Cox5b被击倒或未被击倒。每种性别和基因型的10批5只苍蝇的平均值±SD。注意，在这次实验中，AOX拯救的Cox5b击倒雄性根本无法攀爬。(D类和E类)Cox5b或Cox4后指定基因型苍蝇的存活曲线(果蝇基因*CoIV公司*)击倒和（D）驱动的转基因表达*elav-GAL公司*4应变458或（E）8760，如图所示。数据是来自两个独立实验的平均值。另请参见补充材料，图S4.

**图5。**
AOX部分挽救了Cox7a敲除导致的神经元表型。(A类和C类)爬升指数和(B类和D类)指示基因型、年龄和性别的苍蝇在29°C下的爆炸敏感性。平均值±SD，通过分析每类>50只苍蝇的批次得出。其中，注明，*P（P）*<0.001，学生t吨测试，双尾，不相等方差，（A和B）比较Cox7a（等基因）击倒的苍蝇*CG9603型*)有或无AOX共同表达或（C和D）比较特定性别表达AOX的苍蝇，有或没有伴随Cox7a的敲除。

**图6。**
AOX部分挽救了Cox6a依赖性神经变性。(A类和B类)7日龄癫痫敏感性抢救*征税¹*苍蝇保持在29°C。对于指定性别和基因型的50-100批个体苍蝇，机械冲击恢复时间平方根的平均值±SD。请注意，对照果蝇不表现出任何此类爆炸敏感性（～零恢复时间）。(C类)UAS-AOX救援Cox6a击倒的半致命性(果蝇基因征收)在雌性苍蝇中。表示3个或更多生物复制品的±SD。(D类)来自所示基因型和性别的1天龄成人的BNE凝胶（如图3E所示），对cI或cIV活性进行组织化学染色（在指定时间进行cIV活性染色）。另请参见补充材料，图S7.如所示，*P（P）*<0.001，学生t吨测试，双尾，不相等方差，比较给定性别的苍蝇，是否表达AOX。*P（P）*=0.051英寸（C）。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

替代氧化酶AOX不能拯救tko25t突变苍蝇的表型。
Kemppainen KK、Kemppaien E、Jacobs HT。 Kemppainen KK等人。 G3（贝塞斯达）。2014年8月21日；4（10）：2013-21。doi:10.1534/g3.114.013946。 G3（贝塞斯达）。2014 采购管理信息：25147191 免费PMC文章。
线粒体DNA复制缺陷引起的果蝇发育停滞不能通过替代氧化酶来挽救。
罗德里格斯APC、卡马戈AF、AndjelkovićA、Jacobs HT、Oliveira MT。罗德里格斯APC等人。科学报告，2018年7月18日；8(1):10882. doi:10.1038/s41598-018-29150-x。 2018年科学报告。采购管理信息：30022066 免费PMC文章。
果蝇肠内Ciona肠替代氧化酶（AOX）的表达弥补了线粒体氧化磷酸化的缺陷。
Fernandez-Ayala DJ、Sanz A、Vartiainen S、Kemppainen KK、Babusiak M、Mustalahti E、Costa R、Tuomela T、Zeviani M、Chung J、O'Dell KM、Rustin P、Jacobs HT。 Fernandez-Ayala DJ等人。单元格元数据。2009年5月；9(5):449-60. doi:10.1016/j.cmet.2009.03.004。单元格元数据。2009 采购管理信息：19416715
替代氧化酶：在干旱胁迫期间维持光合性能所必需的呼吸电子传递链途径。
Vanlerberghe GC、Martyn GD、Dahal K。 Vanlerberghe GC等人。物理植物。2016年7月；157(3):322-37. doi:10.1111/pl.12451。Epub 2016年5月24日。物理植物。2016 采购管理信息：27080742 审查。
替代氧化酶和植物胁迫耐受性。
Saha B、Borovskii G、Panda SK。 Saha B等人。工厂信号行为。2016年12月；11（12）：e1256530。doi:10.1080/15592324.2016.1256530。工厂信号行为。2016 采购管理信息：27830987 免费PMC文章。审查。

查看所有类似文章

引用人

从海滩到床边：利用新的海军衍生战略来控制人类疾病中的线粒体功能。
Mirra S、Marfany G。 Mirra S等人。国际分子科学杂志。2024年1月9日；25(2):834. doi:10.3390/ijms25020834。国际分子科学杂志。2024 采购管理信息：38255908 免费PMC文章。审查。
非耦合线粒体呼吸作为治疗代谢性疾病的治疗方法：聚焦转基因动物模型。
Gureev AP、Alimova AA、Silachev DN、Plotnikov EY。 Gureev AP等人。国际分子科学杂志。2023年11月18日；24(22):16491. doi:10.3390/ijms242216491。国际分子科学杂志。2023 采购管理信息：38003681 免费PMC文章。审查。
使用基于RNA-Seq的转录组研究研究亨廷顿病的神经元退化。
Sneha NP、Dharshini SAP、Taguchi YH、Gromiha MM。 Sneha NP等人。基因（巴塞尔）。2023年9月14日；14(9):1801. doi:10.3390/genes14091801。基因（巴塞尔）。2023 采购管理信息：37761940 免费PMC文章。
一种新的代谢模型黑腹果蝇帕金森病的综合分析。
Cesur MF、Basile A、Patil KR、Ch ak r T。 Cesur MF等人。生命科学联盟。2023年5月26日；6（8）：e202201695。doi:10.26508/lsa.202201695。打印日期：2023年8月。生命科学联盟。2023 采购管理信息：37236669 免费PMC文章。
线粒体神经变性：教训黑腹果蝇模型。
Brischigliaro M、Fernandez-Vizarra E、Viscomi C。 Brischigliaro M等人。生物分子。2023年2月16日；13(2):378. doi:10.3390/biom13020378。生物分子。2023 采购管理信息：36830747 免费PMC文章。审查。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. 夏皮拉A.H.线粒体疾病。柳叶刀。2012;379:1825–1834.-公共医学
1. Greaves L.C.、Reeve A.K.、Taylor R.W.、Turnbull D.M.线粒体DNA与疾病。《病理学杂志》。2012;226:274–286.-公共医学
1. Schiff M.、Bénit P.、Jacobs H.T.、Vockley J.、Rustin P.《先天性氧化代谢错误的治疗》。内分泌趋势。Metab公司。2012;23:488–495.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Rustin P.、Jacobs H.T.呼吸链替代酶作为工具，以更好地了解和抵消人类细胞和动物的呼吸链缺陷。生理学。工厂。2009;137:362–370.-公共医学
1. McDonald A.E.、Vanlerberghe G.C.、Staples J.F.动物中的替代氧化酶：独特特征和分类分布。实验生物学杂志。2009;212:2627–2634.-公共医学

出版物类型

行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动
行动
行动
行动
行动
行动

赠款和资金

260632/ERC_/欧洲研究理事会/国际

LinkOut-更多资源

[1] 夏皮拉A.H.线粒体疾病。柳叶刀。2012;379:1825–1834.-公共医学

[2] 夏皮拉A.H.线粒体疾病。柳叶刀。2012;379:1825–1834.-公共医学

[3] Greaves L.C.、Reeve A.K.、Taylor R.W.、Turnbull D.M.线粒体DNA与疾病。《病理学杂志》。2012;226:274–286.-公共医学

[4] Greaves L.C.、Reeve A.K.、Taylor R.W.、Turnbull D.M.线粒体DNA与疾病。《病理学杂志》。2012;226:274–286.-公共医学

[5] Schiff M.、Bénit P.、Jacobs H.T.、Vockley J.、Rustin P.《先天性氧化代谢错误的治疗》。内分泌趋势。Metab公司。2012;23:488–495.-项目管理咨询公司-公共医学

[6] Schiff M.、Bénit P.、Jacobs H.T.、Vockley J.、Rustin P.《先天性氧化代谢错误的治疗》。内分泌趋势。Metab公司。2012;23:488–495.-项目管理咨询公司-公共医学

[7] Rustin P.、Jacobs H.T.呼吸链替代酶作为工具，以更好地了解和抵消人类细胞和动物的呼吸链缺陷。生理学。工厂。2009;137:362–370.-公共医学

[8] Rustin P.、Jacobs H.T.呼吸链替代酶作为工具，以更好地了解和抵消人类细胞和动物的呼吸链缺陷。生理学。工厂。2009;137:362–370.-公共医学

[9] McDonald A.E.、Vanlerberghe G.C.、Staples J.F.动物中的替代氧化酶：独特特征和分类分布。实验生物学杂志。2009;212:2627–2634.-公共医学

[10] McDonald A.E.、Vanlerberghe G.C.、Staples J.F.动物中的替代氧化酶：独特特征和分类分布。实验生物学杂志。2009;212:2627–2634.-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

由于细胞色素氧化酶缺乏，果蝇中交替氧化酶的表达改善了不同的表型

附属

由于细胞色素氧化酶缺乏，果蝇中交替氧化酶的表达改善了不同的表型

作者

附属

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

医疗

分子生物学数据库

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

医疗

分子生物学数据库