DNA import competence and mitochondrial genetics

Abstract

Aim. To understand the mechanism(s) underlying mitochondrial competence for DNA uptake and to exploit these pathways for the development of in vivo models of gene therapy. Methods. DNA uptake into isolated mitochondria from plant or from mutant Saccharomyces cerevisiae defective for mitochondrial proteins and carriers, biochemical approaches and transfection of mammalian cells with DNA bound to mitochondriotropic liposomes. Results. Special focus on the inner membrane showed the involvement of isoforms of the adenine nucleotide translocator and the contribution of proteins controlling mitochondrial morphology in DNA uptake into yeast organelles. Transfection assays led to significant incorporation of a mitochondrial construct into mammalian cells and expression of a marker gene. Conclusions. The data imply that there are multiple mitochondrial DNA import pathways. On the other hand, preliminary results suggest that mitochondriotropic liposomes can deliver DNA to mitochondria in live mammalian cells.

Мета. Визначити механізми поглинання ДНК мітохондріями і використати їх для удосконалення існуючих моделей генної терапії in vivo. Методи. Поглинання ДНК ізольованими мітохондріями рослин або мітохондріями мутантних ліній Saccharomyces cerevisiae, дефектних за мітохондріальними білками та переносниками, біохімічні підходи і трансфекція в клітини ссавців ДНК, зв’язаної з мітохондріотропними ліпосомами. Результати. Основним підсумком вивчення внутрішньої мембрани виявилося встановлення того факта, що до процесу перенесення ДНК дріжджовими органелами залучені кілька ізоформ аденіннуклеотидтранслокази, а також білки, які контролюють мітохондріальну морфологію. В експериментах з трансфекції ДНК у клітини ссавців виявлено вбудовування в них мітохондріальної конструкції і експресію маркерного гена. Висновки. Отримані дані дозволяють припустити існування декількох механизмів імпорту ДНК у мітохондрії. Проте є попередні результати, які показують, що мітохондріотропні ліпосоми можуть бути використані для доставки ДНК у мітохондрії клітин ссавців in vivo.

Цель. Выяснить механизмы поглощения ДНК митохондриями и использовать их для усовершенствования существующих моделей генной терапии in vivo. Методы. Поглощение ДНК изолированными митохондриями растений или митохондриями мутантных линий Saccharomyces cerevisiae, дефектных по митохондриальным белкам и переносчикам, биохимические подходы и трансфекция в клетки млекопитающих ДНК, связанной с митохондриотропными липосомами. Результаты. Основным итогом изучения внутренней мембраны оказалось установление того факта, что в процесс переноса ДНК дрожжевыми органеллами вовлечены несколько изоформ адениннуклеотидтранслоказы, а также белки, контролирующие митохондриальную морфологию. В экспериментах по трансфекции ДНК в клетки млекопитающих выявлены встраивание в них митохондриальной конструкции и экспрессию маркерного гена. Выводы. Полученные данные позволяют предположить существование нескольких механизмов импорта ДНК в митохондрии. Однако есть предварительные результаты, показывающие, что митохондриотропные липосомы могут быть использованы для доставки ДНК в митохондрии клеток млекопитающих in vivo.