Получение трансгенных мышей, несущих митохондриальную ДНК человека, передаваемую потомству тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.04, кандидат биологических наук Соколова, Василина Александровна

• Соколова, Василина Александровна
• кандидат биологических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Соколова, Василина Александровна

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1. Строение митохондрий.

1.2. Функции митохондрий.

1.2.1. Продуцирование энергии митохондриями.

1.2.2. Митохондрии в оогенезе и раннем эмбриогенезе.

1.2.3. Участие митохондрий в апоптозе.

1.3. Митохондриальный геном.

1.3.1. Строение митохондриальной ДНК.

1.3.2. Репликация мтДНК.

1.3.3. Транскрипция мтДНК.

1.3.4. Регуляция биогенеза митохондрий.

1.4. Биосинтез белков в митохондриях.

1.5. Особенности генетики митохондрий.

1.6. Митохондриальные заболевания.

1.7. Современные представления об изучении и терапии митохондриальных болезней.

2. Методы и материалы.

2.1. Выделение фракции митохондрий человека из культуры клеток Нер02 и анализ функциональной активности.

2.2. Подготовка животных.

2.2.1. Гормональная стимуляция самок и суперовуляция.

2.2.2. Техника стерилизации самцов.

2.2.3. Подготовка псевдобеременных самок.

2.3. Манипуляции с эмбрионами.

2.3.1. Получение оплодотворенных яйцеклеток лабораторных животных (мышей) для цитоплазматической микроинъекции.

2.3.2. Цитоплазматическая микроинъекция митохондриальной фракции человека в оплодотворенные яйцеклетки лабораторных мышей.

2.3.3. Культивирование доимплантационных зародышей in vitro.

2.3.4. Разделение на бластомеры культивируемых in vitro зародышей 2-х и 4-х клеточной стадии развития.

2.3.5. Трансплантация зигот самкам-реципиентам.

2.4. Выделение ДНК.

2.4.1. Выделение ДНК из зародышей 7ого-10ого дня внутриутробного развития.

2.4.2. Выделение ДНК из зародышей 1 loro и 13ого дня внутриутробного развития и новорожденных мышей.

2.4.3. Выделение ДНК для контроля.

2.5. ПЦР-анализ.

2.5.1. Разработка видоспецифичных праймеров к мтДНК человека и мыши.

2.5.2. Анализ ДНК зародышей доимплантационных сроков развития.

2.5.3. Анализ ДНК постимплантационных зародышей и новорожденных мышей.

2.6. Электрофорез ДНК в полиакриламидном геле (ПААГ).

3. Результаты.

4. Обсуждение результатов.

5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение трансгенных мышей, несущих митохондриальную ДНК человека, передаваемую потомству»

В середине девятнадцатого века митохондрии впервые привлекли внимание исследователей механизмов клеточной жизнедеятельности. Многочисленные, легко выделяемые, являющиеся богатым источником ферментов, необходимых для выполнения разнообразных функций, эти органеллы были в центре внимания при изучении основных принципов клеточной энергетики. По прошествии многих лет, когда исследования функций ядерных генов стали более доступными, интерес молекулярных биологов к митохондриям стал спадать.

Однако, публикации последних двадцати лет говорят о том, что митохондрии вновь находятся в центре внимания исследователей, поскольку доказана их значимость для таких областей науки о жизни, как эволюционная биология, исследование механизма клеточной смерти, молекулярная медицина и даже судебная экспертиза (Kiberstis, 1999).

Одним из наиболее важных достижений было признание того, что митохондрии играют центральную роль в регуляции программируемой клеточной смерти или апоптоза. Как показывают многочисленные исследования, митохондрии способны вызывать клеточную гибель несколькими способами: нарушением транспорта электронов через митохондриальные мембраны; высвобождением/активацией белков, которые участвуют в апоптозе, изменением клеточного редокс-потенциала. По отдельности или вместе все эти механизмы помогут объяснить, как митохондриальные дефекты способствуют старению, развитию дегенеративных заболеваний человека и малигнизации клеток (Kroemer et aL, 1998, Tsujimoto and Shimizu, 2.000).

Изучение митохондрий играет также существенную роль в эволюционной биологии. Недавно проведенный сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей примитивного митохондриального и эубактериального геномов внес существенные дополнения в известную популярную теорию эндосимбионтного происхождения митохондрий (Gray et aL, 1999). Существует и новое направление в использовании митохондриальной ДНК (мтДНК) как критерия для определения родства и уточнения происхождения разных видов в ходе эволюции (Gadaleta et al, 1989).

Около 60 лет назад было открыто первое заболевание, связанное с разобщением окисления и фосфорилирования в митохондриях, что положило начало исследовании «болезней окислительного фосфорилирования» (OXPIIOS diseases), отличающихся тяжелой симптоматикой, зачастую с неблагоприятным исходом. В настоящее время известно около 120 нозологических единиц и синдромов. Вызванные структурными нарушениями в ДНК митохондрий, эти синдромы наследуются по материнской линии (при слиянии мужской и женской гамет организм получает почти все свои митохондрии из яйцеклетки).

Особенностью наследственных митохондриальных болезней является зачастую полное отсутствие патологических признаков в первые годы жизни человека. Это вызвано присутствием в клетках растущего организма сотен митохондрий как с мутантной, так и с нормальной ДНК, что получило название гетероплазмии. Содержание митохондрий с мутантной митохондриалыюй ДНК (мтДНК) нарастает постепенно, и будущие пациенты нередко достигают половозрелого возраста и дают потомство, несущее те же мутации в мтДНК. Когда количество мутантных копий мтДНК, неспособных кодировать тРНК или белковые цепи ферментов, достигает в клетке «порога концентрации», энергетический метаболизм становится недостаточным, что и проявляется в виде заболевания с симптомами дегенерации разных органов.

Сегодня установлена природа ряда мутаций, вызывающих болезни OXPHOS. Это могут быть как точечные мутации, так и обширные делеции, затрагивающие несколько генов. Однако, до сих пор неизвестны многие молекулярные механизмы, обеспечивающие возникновение и развитие симптомов этих тяжелых заболеваний. Это создает трудности для разработки методов лечения митохондриальных болезней. Среди причин относительно слабого развития медицины в этой области - отсутствие возможности изучения митохондриальных болезней на животных, поскольку у них такие заболевания не выявлены.

Актуальность исследований, результаты которых описаны в последующих главах, обусловлена тем, что несмотря на обнаружение еще в 80-х годах прошлого столетия причинной связи между мутациями в мтДНК и возникновением митохондриальных заболеваний, до сих пор не была разработана модель животного с симптомами, сходными с проявлениями болезни у человека. Между тем, отсутствие такой модели серьезно затрудняет как научные исследования, так и испытания лекарственных препаратов, предлагаемых для облегчения проявлений этой тяжелой наследственной патологии. Перспективным подходом к изучению данной проблемы считается создание так называемых «трансмитохондриальных» животных. Работы по введению митохондрий одного вида животных в клетки другого вида уже имеют заметный успех (Pinkert et al., 1997; Irwin et al., 1999; Rinaudo et al., 1999). Обнадеживающие результаты этих пока еще единичных работ позволяют рассчитывать на то, что в недалеком будущем генно-инженерная модель животного с симптомами «болезни окислительного фосфорилирования» будет разработана, и у медицины появятся шансы продвинуться вперед.

Целью нашего исследования являлось получение трансгенных мышей, несущих в органах/тканях мтДНК человека и изучение возможности их дальнейшего использования для создания модели митохондриального заболевания человека.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) осуществление доставки митохондрий человека в оплодотворенные яйцеклетки лабораторной мыши и изучение влияния чужеродных митохондрий на развитие мышиных эмбрионов;

2) контроль за сохранением либо элиминацией мтДНК человека на разных стадиях развития организма мыши; .

3) изучение распределения чужеродной мтДНК в организме трансмитохондриальных мышей;

4) проверка гипотезы о возможной гетероплазмии в тканях/органах животных;

5) изучение возможности передачи чужеродной митохондриальной ДНК потомству трансмитохондриальных мышей.

Научная новизна проведенных исследований состоит в том, что впервые в мире получены мыши, несущие в тканях/органах мтДНК человека, сосуществующую с собственной мтДНК животных. Показана также возможность передачи по материнской линии чужеродной мтДНК от трансмитохондриальных мышей их потомству.

Научно-практическое значение работы состоит в том, что намечены конкретные шаги для получения животных, являющихся адекватной моделью «болезней окислительного фосфорилирования», вызываемых мутациями в мтДНК и передаваемых по материнской линии. Получение такой модели предоставит возможность для разработки новых подходов к лечению подобных заболеваний, в том числе для испытания новых лекарственных средств.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Показано, что введение в оплодотворенные яйцеклетки мыши митохондрий человека не оказывает отрицательного эффекта на развитие эмбрионов животных.

2) Установлено, что мтДНК человека сохраняется в зародышах мыши, развивающихся как in vitro, так и in vivo, а также в тканях новорожденных животных.

3) Чужеродная мтДНК распределяется неравномерно в организме трансмитохондриальиых мышей.

4) В экспериментах по получению трансмитохондриальных мышей была создана искусственная гетероплазмия, когда в образцах тканей/органов животных наряду с собственной мтДНК обнаруживалась мтДНК человека.

5) Показана возможность передачи мтДНК человека от поколения F0 трансмитохондриальных мышей следующему поколению по материнской линии.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на научной конференции, посвященной 110-летию Института Экспериментальной медицины, Санкт-Петербург, 2000 г; на X Международном Конгрессе «Генетика человека», Вена, 2001г.; на конференции EUROMIT-5 (The Mitochondria Research Society), Венеция, 2001; на IV Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей, Санкт-Петербург, 2001; на III съезде Биохимического Общества, Санкт-Петербург, 2002; на I Всероссийском конгрессе «Современные технологии в педиатрии и детской хирургии», Москва, 2002.

Основное содержание диссертации опубликовано в 2х научных статьях и тезисах 7й докладов.

1. Обзор литературы

Заключение диссертации по теме «Биохимия», Соколова, Василина Александровна

5. Выводы

1) Митохондрии человека, введенные в оплодотворенные яйцеклетки мыши методом микроинъекции, не оказывают отрицательного эффекта на развитие эмбрионов животных.

2) мтДНК человека стабильно сохраняется в зародышах мыши, развивающихся in vitro, вплоть до стадии бластоцисты.

3) Искусственно введенная мтДНК человека обнаруживается в мышиных зародышах, развивающихся in vivo, (по крайней мере, до 13-го дня внутриутробного развития), а также в тканях новорожденных животных.

4) Неравномерное распределение чужеродной мтДНК наблюдается уже в ходе первых делений зародыша мыши и сохраняется при дальнейшем развитии организма. В результате чужеродный генетический материал обнаруживается не во всех органах постимплантационных зародышей и новорожденных животных.

5) Во всех образцах тканей/органов полученных трансмитохондриальных животных наряду с мтДНК человека обнаруживалась собственная мтДНК мыши, что свидетельствует о наличии гетероплазмии;

6) Полученные трансмитохондриальные мыши поколения F0 могут передавать мтДНК человека по материнской линии следующему поколению Fi.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Соколова, Василина Александровна, 2004 год

1. Alberts В., Bray D., Lewis J., Raff M., Roberts K., Watson J.D. Molecular biology of the cell// 3rd ed. Garland Publishing, Inc., New York, 1994,655-656.

2. Albina J.E. and Reichner J.S. Role of nitric oxide in mediation of macrophage cytotoxicity and apoptosis // Cancer Metastasis Rev.,1998,17:39-53

3. Anderson E., Condon W., Sharp D. A study of oogenesis and early embryogenesis in the rabbit, Oryctolagus cuniculus, with special reference to the structural changes of mitochondria // J Morphol., 1970,130:67-92.

4. Anderson S., Bankier A.T., Barrel B.G. et al. Sequence and organization of the human mitochondrial genome // Nature, 1981,290, № 2:457 465.

5. Antoshechkin I., Bogenhagen D. F., Mastrangelo I.A. The HMG-box mitochondrial transcription factor xl-mtTFA binds DNA as a tetramer to activate bidirectional transcription//EMBO J., 1997, 16:3198-3206.

6. Bakker H.D., Schölte H.R., Jenesons J.A. et al. Vitamin-responsive complex I deficiency in a myopathic patient with increased activity of the terminal respiratory chain and lactic acidosis // J. Inher.Metab.Dis., 1994, 17: 196-204.

7. Ballinger S.W., Shoffner J.M., Hedaya E.V. et al. Maternally transmitted diabetes and deafness associated with a 10.4 kB mitohcondrial DNA deletion // Nat.Genet., 1992, 1,№ 1: 11-15.

8. Bal-Price A.and Brown G.C. Nitric-oxide-induced necrosis and apoptosis in PC 12 cells mediated by mitochondria. // J Neurochem., 2000,75: 1455-1464

9. Beal MF. Mitochondrial dysfuction in neurodegenerative diseases // Biochim Biophys Acta, 1998, 1366: 211-223.

10. Bell G.I. Caram J.H., Rutter W.J. Polymorphic DNA region adjacent to the 5'-end of the human insulin gene. // Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1981, 78: 57595763.

11. Beitran B, Orsi A, Clementi E, Moncada S. Oxidative stress and S-nitrosylation of proteins in cells // Br J Pharmacol., 2000, 129: 953-960.

12. Bereiter-Hahn J., Voth M. Dynamics of mitochondria in living cells: shape changes, dislocations, fusion, and fission of mitochondria // Microsc Res Tech., 1994, 27:198-219.

13. Bibb M.J., Van Etten R.A., Wright K., Walberg M., Clayton D. Sequence and gene organization of mouse mitochondrial DNA. // Cell, 1981, 26: 167-180.

14. Bogenhagen D.F. Repair of mtDNA in vertebrates // Am. J. Hum. Genet., 1999, 64, № 7: 1276-1281

15. Boldogh I., Vojtov N., Karmon S., Pon L.A. Interaction between mitochondria and the actin cytoskeleton in budding yeast requires two integral mitochondria outer membrane proteins, Mmmlp and MdmlOp // J. Cell Biol., 1998, 141: 1371-1381.

16. Boore J.L. Animal mitochondrial genomes // Nucl Acis Res., 1999, 27: 17671780.

17. Bridge D., Cunningham C.W., Schierwater B., DeSalle R., Buss L.W. Class-Ievel relationships in the phylum Cnidaria: evidence from mitochondrial genome structure // PN AS USA, 1992, 89: 8750-8753.

18. Brockington M., Alsanjari N., Sweeney M.G. et al. Kearns-Sayre syndrome associated with mitochondrial DNA deletion or duplication: a molecular genetic and pathological study // J. Neurol. Sei., 1995,11994, M 31, № 1: 78 87.

19. Brown M.D, Wallace D.C. Molecular basis of mitochondrial DNA disease // J. Bioenergetics and Biomembranes, 1994,26, № 3: 273 289.

20. Bullough D.A., Ceccarelli E.A., Roise D., Allison W.S. Inhibition of the bovine-heart mitochondrial Fi-ATPase by cationic dyes and amphipathic peptides // Biochim. Biophys. Acta, 1989, 975: 377-383.

21. Calkhoven C.F., Geert A.B. Multiple steps in the regulation transcription-factors level and activity// Biochem. J., 1996, 317: 329-342.

22. Chao D.T. and Korsmeyer S.J. BCL-2 family: regulators of cell death // Annu Rev Immunol., 1998, 16: 395-419.

23. Chapman and Hall, a Textbook of Histology, 12th edition, 1994

24. Chen X., Prosser R., Simonetti S. et. AI. Rearranged mitochondrial genomes are present in human oocytes // Am.J.Hum.Genet., 1995, 57,№ 3: 239 247.

25. Chomyn A., Attardi G. Recent advances on mitochondrial biogenesis // "Molecular Mechanisms in Bioenergetics", L. Ernster (Ed.), 1992,483-509.

26. Christianson T.W., Clayton D.A. A tridecamer DNA sequence supports human mitochondrial RNA 3'-end formation in vitro // Mol Cell Biol., 1988, 8: 4502-4509.

27. Clark K.M., Watt D.J., Lightowlers R.N., Johnson M.A., Relvas J.B., Taanman J.-W., Turnbull D.M. SCID mice containing muscle with humna mitochondrial DNA mutations // J Clin Invest., 1998, 102: 2090-2095.

28. Clayton D.A. Replication and transcription of vertebrate mitochondrial DNA // Ann Rev Cell Biol., 1991, 7: 453-478.

29. Copeland W.C., Ponamarev M.V., Nguyen D., Kunkel T.A., Longley M.J., Mutations in DNA polymerase gamma cause error prone DNA synthesis in human mitochondrial disorders // Acta Biochimica polonica, 2003, 50, № 1: 155-167

30. Cortese J.D. Stimulation of rat liver mitochondrial fusion by an outer membrane-derived aluminum fluoride-sensitive protein fraction // Exp Cell Res., 1998,240: 122-133.

31. Cummins J.M., Wakayama T., Yanagimachi R. Fate of microinjected sperm components in the mouse oocyte and embryo // Zygote, 1997, 5: 301-308.

32. Curgy J.J. The mitoribosomes. // Biol. Cell, 1985, 1: 1-38.

33. Dairaghi D.J., Shadel G.S., Clayton D.A. Human mitochondrial transcription factor A and promoter spacing integrity are required for transcription initiation // Biochim Biophys Acta, 1995, 1271: 127-134.

34. Danan C., Sternberg D., Van Steirteghem A. et al. Evaluation of paternal mitochondrial inheritance in neonates born after intracytoplasmic sperm injection // Am.J.Hum.Genet., 1999, 65, № 3: 463 473.

35. Daum G. Lipids ofmitochondria//Biochim Biophys Acta, 1985, 882: 1-42.

36. Davis AF and Clayton DA. In situ localization of mitochondrial DNA replication in intact mammalian cells // J. Cell Biol., 1996, 135: 883-893

37. Desjardins P., Frost E., Morais R. Ethidium bromide-induced loss of mitochondrial DNA from primary chicken embryo fibroblasts // Mol Cell Biol, 1985, 5: 1163-1169.

38. DiMauro S., Bonilla E. Mitochondrial encephalomyopathies. Rosenberg R.N., Prusiner S.B., DiMauro S., Barchi R. (eds.) // The molecular and genetic basis of neurological disease. 2nd ed. Boston: Butterworth-Heinemann, Boston, 1997,201 -235.

39. Dunbar D.R., Moonie P.A., Swingler R.J. et al. Maternally transmitted partial direct tandem duplication of mitochondrial DNA associated with diabetes mellitus // Hum. Mol. Genet., 1993, 2, № 7: 1619- 1624.

40. Ebert K.M., Alcivar A., Liem h., Goggins R., Hecht N.B. Mouse zygotes injected with mitochondria develop normally but the exogenous mitochondria are not detectable in the progeny// Mol Reprod Dev., 1989, 1: 156-163.

41. Enriquez J.A., Fernandez-Silva P., Montoya J. Autonomous regulation in mammalian mitochondrial DNA transcription // Biol Chem., 1999, 380: 737-747.

42. Fiore C., Trezeguet V., Le Saux A., Roux P., Schwimmer C., Dianoux A.C., Noel F., Lauquin G.J.-M., Brandolin G., Vignalis P.V. The mitochondrial ADP/ATP carrier: structural., physiological and pathological aspects // Biochimie, 1998, 80: 137-150

43. Frey T.G., Mannella C.A. The internal structure of mitochondria // TIBS, 2000,25:319-324.

44. Gadaleta G., Pepe G., De Candia G. The complete nucleotide sequence of the Rattus norvegicus mitochondrial genome: cryptic signals revealed by comparative analysis between Vertebrates// Journal of Molecular Evolution, 1989,28:497-516.

45. Gilmore and Wilson. The use of chloromethyl-X-rosamine (Mitotracker red) to measure loss of mitochondrial membrane potential in apoptotic cells is incompatible with cell fixation // Cytometry, 1999, 36, № 4: 355-358.

46. Gottlieb R.A. Programmed cell death. // Drug News Perspect., 2000, 13: 471476.

47. Gray M.W., Burger G. and Lang B.F. Mitochondrial evolution// Science, 1999,283: 1476-1481.

48. Gray M.W., Lang B.F. Transcription in chloroplasts and mitochondria: a tale of two polymerases // Trends Microbiol., 1998, 6: 1-3.

49. Gyllensten U., Wharton D., Josefsson A., Wilson A.C. Paternal inheritance of mitochondrial DNA in mice //Nature, 1991, 352: 255-257.

50. Haunstetter A. and Izumo S. Apoptosis: basic mechanisms and implications for cardiovascular disease // Circ Res., 1998, 15: 111 1-1129.

51. Hayashi J.-I., Takemitsu M., Goto Y.-I., Nonaka I. Human mitochondria and mitochondrial genome function as a single dynamic cellular unit // J Cell Biol., 1994, 125: 43-50

52. Herzberg N.H., Zwart R., Wolterman R.A., Ruiter J.P.N., Wanders R.J.A., Bolhuis P.A. Van den Bogert C. Differentiation and proliferation of respiration-deficient human myoblasts // BBA, 1993, 1181: 63-67.

53. Higuti T., Niimi S., Saito R., Nakosima S., Ohe T., Tani I., Yoshimura T. Rhodamine 6G, inhibitor of both H+-ejections from mitochondria energized with ATP and with respiratory substrates // Biochim Biophys Acta, 1980, 593: 463467.

54. Hobbs HH, Brown MS, Goldstein JL (1992) Molecular genetics of the LDL receptor gene in familial hypercholesterolemia.// Hum. Mut., 1992, 1: 445-466.

55. Hofhaus G., Gattermann N. Mitochondria harbouring mutant mtDNA a cuckoo in the nest? // Biol Chem, 1999, 380: 871-877.

56. Holt I.J, Harding A.E, Cooper J.M. et al. Mitochondrial myopathies: clinical and biochemical features of 30 patients with major deletions of muscle mitochondrial DNA// Ann.NeuroL, 1989, 26, № 5: .699 708.

57. Holt I.J., Harding A.E., Morgan-Hughes J.A. Deletions of muscle mitochondrial DNA in patients with mitochondrial myopathies // Nature, 1988, 331, № 6: 717-719.

58. Houshmand M., Holme E., Hanson C., Wennerholm U.B., Hamberger L. Is paternal mitochondrial DNA transferred to the offspring following intracytoplasmic sperm injection? // J Assist Reprod Genet., 1997, 14: 223-227

59. Inoue K, Nakada K, Ogura A, Isobe K, Goto Y, Nonaka I, Hayashi JI. Generation of mice with mitochondrial dysfunction by introducing mouse mtDNA carrying a deletion into zygotes. // Nat Genet., 2000, 26: 176-181

60. Irwin M.H., Johnson L.W., Pinkert C.A. Isolation and microinjection of somatic cell-derived mitochondria and germline heteroplasmy in transmitochondrial mice // Transgen Res., 1999, 8: 119-123.

61. Izquierdo J.M., Cuezva J.M. Thyroid hormones promote transcriprional activation of the nuclear gene cp<|ing for mitochondrial beta-F(l)-ATPase in rat liver//FEBS Lett., 1993,323: 109-112.

62. Jenuth JP, Peterson AC, Shoubridge EA (1997) Tissue-specific selection for different mtDNA genotypes in heteroplasmic mice // Nature Genet, 16: 93-95.

63. Johnson A.A., Tsai Y.-C., Graves S.W., Johnson K.A. Human mitochondrial DNA polymerase holoenzyme: reconstitution and characterization // Biochemistry, 2000, 39: 1702-1708.

64. Karpati G., Arnold D., Matthews P. et al. Correlative multidisciplinary approach to the study of mitochondrial encephalomyopathies// Review Neurology, 1991, 147, № 6-7: 455-461.

65. Kaukonen J., Juselius J.K., Tiranti V., Kyttaelae A., Zeviani M., Comi G.P., Keraenen S., Peltonen L., Suomalainen A. Role of adenine nucleotide translocator 1 in mtDNA maintanance // Science, 2000, 289 782-785.

66. Keddie E.M., Higazi T., Unnasch T.R. The mitochondrial genome of Onchocerca volvulus: sequence, structure and phylogenetic analysis // Mol Biochem Patasitol., 1998,95: 111-127.

67. Kenyon L and Moraes CT (1997) Expanding the functional human mitochondrial DNA database by the establishment of primate xenomitochondrial cybrids// Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1997, 94: 9131-9135

68. Kiberstis P.A. Mitochondria make a comeback// Science, 1999, 283: 1475.

69. Kidd V.J. Proteolytic activities that mediate apoptosis // Annu Rev Physiol., 1998, 60: 533-573.

70. King M.P., Attardi G. Human cells lacking mtDNA: repopulation with exogenous mitochondria by complementation // Science, 1989, 246: 500-503

71. King MP, Attardi G. Injection of mitochondria into human cells leads to rapid replacement of the endogeneous mitochondrial DNA // Cell, 1988, 52: 811-819.

72. Koc EC, Burkhart W, Blackburn K, Moyer MB, Schlatzer DM, Moseley A, Spremulli LL. The large subunit of the mammalian mitochondrial ribosome. Analysis of the complement of ribosomal proteins present. // J Biol Chem., 2001, 276: 43958-43969.

73. Kowaltowski AJ, Castilho RF, Vercesi AE. Mitochondrial permeability transition and oxidative stress // FEBS Lett., 2001, 495: 12-15.

74. Krippner A., Matsumo-Yagi A., Gottlieb R.A., Babior B.M. Loss of function of cytochrome c in Jurkat cells undergoing Fas-mediated apoptosis // J Biol Chem., 1996, 271: 21629-21636.

75. Kroemer G, Dallaporta B, Resche-Rigon M. The mitochondrial death/life regulator in apoptosis and necrosis. // Annu Rev Physiol., 1998, 60: 619-642.

76. Larsson N.-G, Holme E., Kristiansson B. et al. Progressive increase of the mutated mitochondrial DNA fraction in Kearns-Sayre Syndrome // Pediatric Research., 1990, 28, №2: 131-136

77. Larsson N.-G., Eiken H. G., Boman H. et al. Lack of transmission of deleted mtDNA from a woman with Kearns-Sayer syndrome to her child // American Journal of Human Genetics, 1992, 50: 360-363.

78. Levy S.E., Waymire K.G., Kim Y.K., MacGregor G.R., Wallace D.C. Transfer of chloramphenicol-resistant mitochondrial DNA into the chimeric mouse//Transgen Res., 1999, 8: 137-145.

79. Lewin B. Genes VII // Oxford University Press Inc., New York, 2000, 729731.

80. Li F., Srinivasan A., Wang Y., Armstrong R.C., Tomaselli K.J. Cell-specific induction of apoptosis by microinjection of cytochrome c // J Biol Chem., 1997, 272: 30299-30305.

81. Linnane A.W., Esposti M.D., Generowicz M. et al. The universality of bioenegetic disease and amelioration with redox therapy // Biochimica et Biophysica Acta, 1995,1271: 191-194.

82. Luft R. The development of mitochondrial medicine // PNAS USA, 1994, 91: 8731-8738.

83. Majamaa K., Rusanen H., Remes A.M., Pyhtinen J., Hassinen I.E. Increase of blood NAD+ and attenuation of lactacidemia during nicotinamide treatment of a patient with the MELAS syndrome // Life Sc., 1996, 58: 691-699.

84. Manfredi G., Thyagarajan D., Papadopoulou L.C., Pallotti F., Schon E.A. The fate of human sperm-derived mtDNA in somatic cells// Am.J.Hum. Genet., 1997, 61, № 9: 953 -960.

85. Maniatis T., Fritsch E.F., Sambrook J. Molecular Cloning: a Laboratory Manual. // Cold Spring Harbor Lab Press, N.Y., 1982

86. Marchington D.R., Barlow D., Poulton J. Transmitochondrial mice carrying resistance to chloramphenicol on mitochondrial DNA: developing the first model of mitochondrial DNA disease // Nature Med., 1999, 5: 957-960.

87. Maro B., Kubiak J., Gueth C., de Peunart H., Houliston E., Weber M., Antony C., Agkion J. Cytoskeleton organization during oogenesis fertilization and preimplantation development of the mouse // Int J Dev Biol., 1990, 34: 127137.

88. Martinus R.D., Garth G.P., Webster T.L., Cartwright P., Naylor D.J., Hoj P.B., Hoogenraad N.J. Selective induction of mitochondrial chaperones in response to loss of the mitochondrial genome // Eur J Biochem., 1996, 240: 98103.

89. Matthews R.T., Yang L., Browne S., Baik M., Beal F. Coenzyme Qio administration increases brain mitochondrial concentrations and exerts neuroprotective effects//PNAS USA, 1998, 95: 8892-8897.

90. Meirelles F.V., Smith L.C. Mitochondrial genotype segregation during preimplantation development in mouse heteroplasmic embryos // Genetics, 1998, 148: 877-883.

91. Meirelles FV and Smith LC. Mitochondrial genotype segregation in a mouse heteroplasmic lineage produced by embryonic karyoplast transplantation. // Genetics, 1997, 145:445-451.

92. Mignotte F., tourte M., Mounolou J.C. Segregation of mitochondria in the cytoplasm of Xenopus vitellogenic oocytes // Biol Cell, 1987, 60: 97-102.

93. Miller K, Sharer K, Suhan J, Koretsky AP. Exrpression of functional creatine kinase in liver of transgenic mice // Am J Physiol, 1997, 272: 1193-1202.

94. Moraes C.T., DiMauro S., Zeviani M. et al. Mitochondrial DNA deletions in progressive external ophthalmoplegia and Kearns-Sayre syndrome // N.Engl. J.Med., 1989, 320, № 11: 1293-1299.

95. Moraes CT, Kenyon L, Hao HL (1999) Mechanisms of human mitochondrial DNA maintenance: the determining role of primary sequence and length over function.// Mol. Biol. Cell, 1999, 10: 3345-3356.

96. Muggleton-Harris A.L., Brown J.J.G. Cytoplasmic factors influence mitochondrial reorganization and resumption of cleavage during culture of early mouse embryos // Human Reprod., 1988, 3: 1020-1028.

97. Nass M.M.K. Abnormal DNA pattern in animal mitochondria: ethidium bromide-induced breakdown of closed circular DNA and conditions leading to oligomer accumulation // PNAS USA, 1970, 67: 1926-1933.

98. Nass M.M.K. Differential effects of ehtidium bromide on mitochondrial and nuclear DNA synthesis in vivo in cultured mammalian cells // Exp Cell Res., 1972,72:211-222.

99. Nass M.M.K., Nass S. Intramitochondrial fibers with DNA characteristics// J.Cell.Biol., 1963,19: 593-629.

100. Nelson B.D., Luciakova K., Li R., Betina S. The role of thyroid hormone and promoter diversity in the regulation of nuclear encoded mitochondrial proteins // Biochim Biophys Acta, 1995, 1271: 85-91.

101. Ozawa T. Mechanism of somatic mitochondrial DNA mutations associated with age and diseases// Biochim.Biophys.Acta, 1995, 1271, № 2: 177- 189

102. Palmer J.D., Adams K.L., Cho Y., Parkinson C.L., Qiu Y.-L., Song K. Dynamics evolution of plant mitochondrial genomes: mobile genes and introns and highly variable mutation rates // PNAS USA, 2000, 97: 6960-6966.

103. Parker W.D., Oley C.A. and. Parks J.K. A defect in mitochondrial electron-transport activity (NADH-coenzyme Q oxidoreductase) in Leber's Hereditary Optic Neuropathy II The New England Journal of Medicine, 1989, 320, №20: 1331-1333.

104. Parker WD, Swerdlow RH. Mitochondrial genetics'98. Mitochondrial dysfuction in idiopatic Parkinson disease // Am J Hum Genet., 1998, 62: 758762.

105. Peterson P.L. The treatment of mitochondrial myopathies and encephalomyopathies // Biochimica et Biophysika Acta, 1995, 1271: 275-280.

106. Piccolo G., Banfi P., Azan G. et al. Biological markers of oxidative stress in mitochondrial myopathies with progressive external ophthalmoplegia // Journal of Neurological Science, 1991, 105: 57-60.

107. Piko L., Matsumoto L. Number of mitochondria and some properties of mitochondrial DNA in the mouse egg // Dev Biol, 1976,49: 1-10.

108. Piky L., Taylor KD. Amounts of mitochondrial DNA and abundance of some mitochondrial gene transcripts in early mouse embryos // Dev Biol., 1987, 123: 364-374.

109. Pinkert CA, Irwin MH, Johnson LW, Moffatt RJ. Mitochondria transfer into mouse ova by microinjection // Transgen Res., 1997, 6: 379-383

110. Poulton J., Morten K.J., Weber K., Brown G.K., Bindoff L. Are duplications of mitochondrial DNA characteristic of Kearns-Sayre syndrome? // Hum.Mol. Genet., 1994, 3, № 8: 947-951.

111. Prieur B., Bismuth J., Delaval E. Effects of adrenal steroid hormones on mitochondrial maturation during the late fetal period 11 Eur J Biochem., 1998, 252: 194-199.

112. Pusyriov A.T., Mazo A.M., Minchenko A.G., Ardonina T.A. Transcriptional mapping of the rat liver mitochondrial genome // Gene, 1983, 24, № 1: 115-124.

113. Reynier P., Figarella-Brander D., Serratrice G. et al. Association of deletion and homoplasmic point mutation of the mitochondrial DNA in an oculary myopathy// Biochemical and Biophysical Research Communication, 1994, 202, №3: 1606-1611.

114. Richter C. Do mitochondrial DNA fragments promote cancer and aging? // FEBS Lett., 1988, 241, № 1:1-5.

115. Roe B.A., Ma D.P., Wilson R.K., Wong J.F. The nucleotide sequence of the Xenopus laevis mitochondrial genome. // J.Biol.Chem., 1985, 260, № 17: 9759-9774.

116. Rogers S.L., Gelfand V.l. Membrane trafficking, organelle transport, and the cytoskeleton // Curr Opin Cell Biol., 2000, 12: 57-62.

117. Rosenberg RN, Prusiner SB, DiMauro S, Barchi RL (eds) // The Molecular and Genetic Basis of Neurological Disease. Butterworth-Heinemann. Boston, 1997, 237-269.

118. Rosing H.S., Hopkins L.C, Wallace D.C. et al. Maternally inherited mitochondrial myopathy and myoclonic epilepsy// Annals of Neurology, 1985, 17, №3:228-237.

119. Rosse T., Olivier R., Monney L., Rager M., Conus S., Feilay I., Jansen B., Börner C. Bcl-2 prolongs cell survival after Bax-indeced release of cytochrome c // Nature, 1998, 391: 496-499.

120. Rötig A., Colonna M., Bonnefont J.P. et al. Mitochondrial DNA deletion in Pearson's marrow/pancreas syndrome// Lancet., 1989, 9: 902 903.

121. Savontaus M.-L. MtDNA mutations in Leber's hereditary optic neuropathy// Biochimica et Biophysica Acta, 1995, 1271: 261-263.

122. Scarpulla R.C. Nuclear control of respiratory chain expression in mammalian cells // J Bioenerg Biomembr., 1997, 29: 109-121.

123. Schapira A.H.V. Mitochondrial involvement in Parkinson's disease, Huntington's disease, hereditary spastic paraplegia and Friedreich's ataxia// Biochim.Biophys.Acta, 1999, 1410, № 5: 159 170.

124. Schnaitman C., Greenawalt J.W. Enzymatic properties of the inner and outer membranes of rat liver mitochondria // , 1968, 38: 158-175.

125. Schon E.A., Bonilla E., DiMauro S. Mitochondrial DNA mutations and pathogenesis// J. Bioenerg.Biomembr., 1997,. 29, № 2: 131 -149.

126. Schon E.A., DiMauro S. Mitochondrial diseases// Karger Gazette, 1994, № 58: 2-4.

127. Schultz R.A., Swoap S.J., McDaniel L.D., Zhang B., Koon E.C., Garry D.J., Li K., Williams R.S. Differential expression of mitochondrial DNA replication factors in mammalian tissues // J Biol Chem., 1998, 272: 3447-3451.

128. Seibel P., Trappe J., Villani G. et al. Transfection of mitochondria: strategy towards a gene therapy of mitochondrial DNA diseases// Nucleic Acids Res., 1995, 23: 10-17.

129. Shapira A.H.V. Mitochondrial disorders: an overview // J Bioen Biom., 1997,29: 105-107.

130. Shimizu S., Eguchi Y., Kamiike W., Funahashi Y., Mignon A., Lacronique V., Matsuda H., Tsujimoto Y. Bcl-2 prevents apoptotic mitochondrial dysfunction by regulating proton flux // PNAS USA, 1998, 95: 1455-1459.

131. Shoubridge EA. Segregation of mitochondrial DNAs carrying a pathogenic point mutation (tRNAleu3243) in cybrid cells // Biochem Biophys Res Com., 1995,213: 189-195.

132. Silvestein T.P. Transmembrane measurements across bioenergetic membranes // Biochim Biophys Acta, 1993, 1183: 1-3.

133. Simonetti S., Chen X., DiMauro S., Schon E.A. Accumulation of deletions in human mitochondrial DNA during normal aging: analysis by quantitative VCR// Biochim.Biophys.Acta, 1992, 1180, № 12: 113 122

134. Skulachev V.P. Mitochondria in the programmed death phenomena; a principle of biology: "it is better to die than to be wrong". // IUBMB Life, 2000, 49: 365-373.

135. Smeitink J., Heuvel L., Di Mauro S. The genetics and pathology of oxidative phosporylation. // Nature Rev Genet., 2001, 5: 342-352.

136. Sobreira C., Hirano M., Shanske S. et al. Mitochondnial en-cephalomyopathy with coenzyme Q10 deficienc// Neurology, 1998, 48: 12381243.

137. St John J., Sakkas D., Dimitriadi K.at al. Failure of elimination of paternal mitochondrial DNA in abnormal embryos// Lancet., 2000, 355, № 3: 200.

138. Steihauser S., Beekert S., Capesius I., Malek O., Knoop V. Plant mitochondria RNA editing // J Mol Evol., 1999, 48: 303-312.

139. Stern S., Biggers J.D., Anderson E. Mitochondria and early development of the mouse//J Exp Zool., 1971, 176: 179-192.

140. Sutovsky P., Schatten G. Paternal contributions to the mammalian zygote: fertilization after sperm-egg fusion // Int Rev Cytol., 2000, 195: 1-65.

141. Taanman J.-W. The mitochondrial genome: structure, transcription, translation and replication. // Biochem. Biophys. Acta, 1999, 1410: 103-123.

142. Tokura T., Noda Y., Goto Y., Mori T. Sequential observation of mitochondrial distribution in mouse oocytes and embryos // J Assist Reprod Genet., 1993, 10: 417-426.

143. Torbergsen T., Mathies E. and Aalsy J. Epilepsy in a mitochondrial disorders// Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry, 1991, 54: 10731076.

144. Trounce I., Byrne E., Marzuki S. Decline in skeletal muscle mitochondrial respiratory chain function: possible factor in ageing// Lancet., 1989, 8639; 637 -639

145. Trounce I., Wallace D.C. Production of transmitochondrial mouse cell lines by cybrid rescue of rhodamine-6G pre-treated L-cells // Somat Cells Mol Genet., 1996, 22: 81-85.

146. Tsujimoto Y. and Shimizu S. VDAC regulation by the Bcl-2 family of proteins // Cell Death Differ., 2000, 7: 1174-1181.

147. Van den Bogert C., Speibrink J.N., Dekker H.L. Relationship between culture conditions and the dependency on mitochondrial function of mammalian cell proliferation // J Cell Physiol., 1992, 152: 632-638.

148. Wallace D.C. Diseases of the mitochondrial DNA // Ann Rev Biochem., 1992,61: 1175-212.

149. Wallace D.C. Mitochondrial genetics: a paradigm for aging and degenerative diseases? // Science, 1992a, 256: 628-632.

150. Wallace D.C. Mitochondrial DNA mutations in diseases of energy metabolism// J.Bioenerg.Biomembr.,1994a, 26, N 2: 241-250.

151. Wallace D.C. Mitochondrial DNA sequence variation in human evolution and disease// Proc. Natl. Acad. Sei., 1994, 91: 8739-8746

152. Wallace D.C. Mitochondrial DNA variation in human evolution, degenerative disease, and aging// American Journal of Human Genetic, 1995, 57: 201-223

153. Wallace D.C. Structure and evolution of organelle genomes// Microbiol Rev., 1982a, 46, N 3: 208 240.

154. Wallace D.C. Techniques in somatic cell genetics// Plenum, New York, 1982: 159-187.

155. Wallace D.C., Brown M.D, Lott M.T. Mitochondrial genetics// Principles and practice of medical genetics. Churchill Livingstone, London, 1997: 277-332.

156. Wallace D.C., Shoffner J.M., Trounce I. et al. Mitochondrial DNA mutation in human degenerative diseases and aging// Biochimica et Biophysica Acta, 1995, 1271: 141-151.

157. Wallace D.C., Shoffner J.M., Watts R.L., Juncos J.L., Torroni A. Mitochondrial oxidative phosphorylation defects in Parkinson's disease// Ann.Neurol., 1992: 32, N2:113-114.

158. Wallace D.C., Singh G., Lott M.T. et al. Mitochondrial DNA mutation associated with Leber's hereditary optic neuropathy// Science, 1988, 242, N11: 1427-1430.

159. Wang T.W., Clayton D.A. DNA primase of human mitochondria is associated with structural RNA that is essential for enzymatic activity // Cell, 1986, 45: 817-825.

160. Zylber E., Vesco C., Penman S. Selective inhibition of the synthesis of mitochondria-associated RNA by ethidium bromide // J Mol Biol., 1969, 44: 195-204.