BSc, FM Nina Rajalan molekyylibiologian alaan kuuluva väitöskirja

Probing the Mammalian Mitochondrial Nucleoid (Mitokondrioiden nukleoidien organisoituminen ja rakenne nisäkkäillä)

tarkastetaan 16.5.2015 klo 12 Tampereen yliopiston Arvo-rakennuksen Jarmo Visakorpi -salissa, Lääkärinkatu 1, Tampere.

Vastaväittäjänä on Dr. Michal Minczuk (Cambridgen yliopisto). Kustoksena toimii dosentti Johannes Spelbrink.

Mitokondrioiden nukleoidien organisoituminen ja rakenne


Väitöskirjatyössäni ”Probing the Mammalian Mitochondrial Nucleoid” – mitokondrioiden nukleoidien organisoituminen ja rakenne nisäkkäillä  - oli tavoitteena tutkia mitokondrion nukleoidien organisaatiota sekä koostumusta, ja lisäksi selvittää mitokondrion Twinkle helikaasin rakennetta.

Mitokondrioiden tärkein tehtävä on energian tuottaminen. Koska mitokondrion DNA (mtDNA) koodaa osan energiantuottamiseen tarvittavista proteiineista, mutaatiot mtDNA:ssa voi johtaa mitokondrion toimintahäiriöihin. Tästä voi tuloksena olla energiakriisi, erityisesti lihaksissa, aivoissa ja sydämessä. Toiminnan häiriöiden on todettu olevan osallisena moniin lihas- ja neurologisiin sairauksiin, sekä olevan osallisena myös muissa sairauksissa kuten esimerkiksi syöpä, migreeni, diabetes, Alzheimerin- ja Parkinsonin tauti. Mitokondrioilla on myös osoitettu olevan rooli ikääntymisessä. Mitokondrioiden toiminta häiriöihin kuuluu myös perinnöllisiä sairauksia. Sairauksia aiheuttavat mutaatiot voivat esiintyä joko mtDNA:ssa tai tuman DNA:ssa, jotka koodaavat mitokondrion proteiineja. Mitokondrion helikaasi Twinkle, jolla on tärkeä rooli mtDNA:n ylläpidossa, on yksi näistä proteiineista jossa esiintyvien mutaatioiden on osoitettu olevan osallisena perinnöllisiin sairauksiin. Twinklen geenimutaatiot johtavat neuromuskulaarisiin sairauksiin kuten adPEO (etenevä silmälihas heikkous).

Tutkimuksessani olen selvittänyt Twinklen rakennetta joka auttaa meitä ymmärtämään miten tietyt mutaatiot johtavat tämän proteiinin toimintahäiriöihin. MtDNA on pakattu nukleoideiksi kutsuttuihin mtDNA-proteiinikomplekseihin. Vaikka nukleoidien kiinnittymisestä mitokondrion sisäkalvolle on tiedetty jo 1960-luvulta lähtien, kiinnittymisen mekanismi on ollut epäselvä. Tutkimuksessani olen osoittanut, että Twinkle helikaasi on tärkeä nukleoidien organisoitumisessa mitokondrion sisäkalvolle. Tutkimukseni osoitti, että tämä interaktio on dynaaminen siten, että vain aktiivisesti replikoituvat nukleoidit kiinnittyvät Twinkle helikaasiin mitokondrion sisäkalvolle. Monet tutkijat ovat olleet kiinnostuneita selvittämään nukleoidien koostumusta ja rakennetta, mutta tähänastinen nukleoiditutkimus on keskittynyt vain ei-kvantitatiiviseen tutkimukseen. Tässä osiossa tutkimustani olen kehittänyt uudenlaisen menetelmän nukleoidiproteiinien eristämiseen jossa olemme käyttäneet massaspektrometriaa kvantitatiivisesti nukleoidiproteiinien tunnistamisessa. Tällä menetelmällä olemme listanneet joukon proteiineja, jotka voivat osoittautua tärkeiksi mtDNA:n ylläpidossa. Väitöskirjatutkimukseni on tuottanut tärkeää informaatiota Twinklen rakenteesta ja organisoitumisesta mitokondrion sisäkalvolle. Lisäksi olemme systemaattisesti tutkineet nukleoidien rakennetta massaspektrometrian avulla. Löytämämme proteiinit ovat mielenkiintoinen jatkotutkimuskohde ja tärkeä tiedon lähde muille mitokondriotutkijoille. Tutkimukseni auttaa ymmärtämään mtDNA:n ylläpitoa yleisesti ja siten myös paremmin mitokondriosairauksia.

                                               ******

Nina Rajala on syntynyt Helsingin maalaiskunnassa ja hän on suorittanut BSc -tutkinnon Lontoon yliopistossa sekä filosofian maisterin tutkinnon Jyväskylän yliopistossa. Hän on toiminut tukijana vuodesta 2014 lähtien Tampereen yliopistossa.

Rajalan väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 2052, Tampere University Press, Tampere 2015. ISBN 978-951-44-9793-3, ISSN 1455-1616. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1542, Tampere University Press 2015. ISBN 978-951-44-9794-0, ISSN 1456-954X.
http://tampub.uta.fi.

Väitöskirjan tilausosoite: Verkkokirjakauppa: https://verkkokauppa.juvenes.fi, tai e-mail: verkkokauppa@juvenesprint.fi.

Lisätietoja: Nina Rajala, Puh. 044 255 1111, nina.rajala@staff.uta.fi