Ein Defekt in der mitochondrialen Fettsäuresynthese beeinträchtigt den Eisenstoffwechsel und führt zu erhöhten Ceramidspiegeln

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In den meisten eukaryotischen Zellen findet die Fettsäuresynthese (FAS) im Zytoplasma und in den Mitochondrien statt. Der relative Beitrag von mitochondrialem FAS (mtFAS) zum zellulären Lipidom ist jedoch nicht genau definiert. Hier zeigen wir, dass der Funktionsverlust der mitochondrialen Enoyl-Coenzym-A-Reduktase (Mecr) von Drosophila, dem Enzym, das für den letzten Schritt von mtFAS erforderlich ist, Letalität verursacht, während der neuronale Verlust von Mecr zu einer fortschreitenden Neurodegeneration führt. Wir beobachten einen Defekt in der Fe-S-Cluster-Biogenese und einen erhöhten Eisenspiegel bei Fliegen, denen mecr fehlt, was zu erhöhten Ceramidspiegeln führt. Eine Reduzierung des Eisen- oder Ceramidspiegels unterdrückt die neurodegenerativen Phänotypen, was auf ein Zusammenspiel zwischen Ceramid- und Eisenstoffwechsel hinweist. Mutationen im menschlichen MECR verursachen eine Neurodegeneration, die bei Kindern auftritt, und wir zeigen, dass vom Menschen stammende Fibroblasten ähnlich erhöhte Ceramidspiegel und eine beeinträchtigte Eisenhomöostase aufweisen. Zusammenfassend identifiziert diese Studie eine Rolle von mecr/MECR im Ceramid- und Eisenstoffwechsel und stellt einen mechanistischen Zusammenhang zwischen mtFAS und Neurodegeneration her.

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Maier, T., Jenni, S. & Ban, N. Architektur der Fettsäuresynthase von Säugetieren bei 4,5 A Auflösung. Science 311, 1258–1262 (2006).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Fhu, CW & Ali, A. Fettsäuresynthase: ein neues Ziel bei Krebs. Molecules 25, 3935 (2020).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Miinalainen, IJ et al. Charakterisierung der 2-Enoylthioester-Reduktase aus Säugetieren. Ein Ortholog von YBR026p/MRF1′p der Hefe mitochondriale Fettsäuresynthese Typ II. J. Biol. Chem. 278, 20154–20161 (2003).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Nair, RR et al. Genetische Veränderungen von Mecr zeigen eine Rolle der mitochondrialen 2-Enoyl-CoA/ACP-Reduktase bei der Plazentaentwicklung bei Mäusen. Summen. Mol. Genet. 26, 2104–2117 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Venkatesan, R. et al. Einblicke in die mitochondriale Fettsäuresynthese anhand der Struktur der heterotetrameren 3-Ketoacyl-ACP-Reduktase/3R-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase. Nat. Komm. 5, 4805 (2014).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Nowinski, SM et al. Die mitochondriale Fettsäuresynthese koordiniert den oxidativen Stoffwechsel in den Mitochondrien von Säugetieren. eLife 9, e58041 (2020).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kursu, VAS et al. Defekte in der mitochondrialen Fettsäuresynthese führen zum Versagen mehrerer Aspekte der mitochondrialen Biogenese bei Saccharomyces cerevisiae. Mol. Mikrobiol. 90, 824–840 (2013).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Torkko, JM et al. Candida Tropicalis Etr1p und Saccharomyces cerevisiae Ybr026p (Mrf1′p), 2-Enoylthioester-Reduktasen, die für die Atmungskompetenz der Mitochondrien essentiell sind. Mol. Zelle. Biol. 21, 6243–6253 (2001).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nair, RR et al. Eine beeinträchtigte mitochondriale Fettsäuresynthese führt bei Mäusen zur Neurodegeneration. J. Neurosci. 38, 9781–9800 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Heimer, G. et al. MECR-Mutationen verursachen Dystonie und Optikusatrophie, eine Störung der mitochondrialen Fettsäuresynthese, die im Kindesalter auftritt. Bin. J. Hum. Genet. 99, 1229–1244 (2016).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gorukmez, O., Gorukmez, O. & Havalı, C. Neuartige MECR-Mutation bei im Kindesalter auftretender Dystonie, Optikusatrophie und Signalanomalien der Basalganglien. Neuropediatrics 50, 336–337 (2019).

Artikel PubMed Google Scholar

Liu, Z. et al. Die Sequenzierung des gesamten Exoms identifiziert eine neuartige homozygote MECR-Mutation bei einem chinesischen Patienten mit Dystonie im Kindesalter und Basalganglienanomalien ohne Optikusatrophie. Mitochondrion 57, 222–229 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Grassi, D. et al. Identifizierung einer hoch neurotoxischen α-Synuclein-Spezies, die bei der Parkinson-Krankheit Mitochondrienschäden und Mitophagie auslöst. Proz. Natl Acad. Wissenschaft. USA 115, E2634–E2643 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kastaniotis, AJ, Autio, KJ & Nair, RR Mitochondriale Fettsäuren und neurodegenerative Erkrankungen. Neurowissenschaftler 27, 143–158 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Majmudar, JD et al. 4′-Phosphopantethein und lange Acylketten-abhängige Wechselwirkungen sind für die Funktion des menschlichen mitochondrialen Acylträgerproteins von wesentlicher Bedeutung. Medchemcomm 10, 209–220 (2019).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhang, L., Joshi, AK, Hofmann, J., Schweizer, E. & Smith, S. Klonierung, Expression und Charakterisierung der menschlichen mitochondrialen β-Ketoacylsynthase: Komplementierung des Hefe-Cem1-Knockout-Stamms. J. Biol. Chem. 280, 12422–12429 (2005).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Masud, AJ, Kastaniotis, AJ, Rahman, MT, Autio, KJ & Hiltunen, JK Mitochondriales Acyl-Carrier-Protein (ACP) an der Schnittstelle zwischen Stoffwechselzustandserkennung und mitochondrialer Funktion. Biochim. Biophys. Acta Mol. Zellauflösung 1866, 118540 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kastaniotis, AJ et al. Mitochondriale Fettsäuresynthese, Fettsäuren und mitochondriale Physiologie. Biochim. Biophys. Acta Mol. Zellbiol. Lipids 1862, 39–48 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Solmonson, A. & DeBerardinis, RJ Liponsäurestoffwechsel und mitochondriale Redoxregulation. J. Biol. Chem. 293, 7522–7530 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Hiltunen, JK et al. Mitochondriale Fettsäuresynthese und Atmung. Biochim. Biophys. Acta 1797, 1195–1202 (2010).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Schneider, R., Massow, M., Lisowsky, T. & Weiss, H. Verschiedene respiratorische Defektphänotypen von Neurospora crassa und Saccharomyces cerevisiae nach Inaktivierung des Gens, das für das mitochondriale Acyl-Carrier-Protein kodiert. Curr. Genet. 29, 10–17 (1995).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Guler, JL, Kriegova, E., Smith, TK, Lukeš, J. & Englund, PT Mitochondriale Fettsäuresynthese ist für eine normale mitochondriale Morphologie und Funktion bei Trypanosoma brucei erforderlich. Mol. Mikrobiol. 67, 1125–1142 (2008).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Clay, HB et al. Die Veränderung des mitochondrialen Fettsäuresynthesewegs (mtFASII) moduliert die zellulären Stoffwechselzustände und bioaktiven Lipidprofile, die durch metabolomische Profilierung ermittelt werden. PLoS ONE 11, e0151171 (2016).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Kanca, O. et al. Eine effiziente CRISPR-basierte Strategie zum Einfügen kleiner und großer DNA-Fragmente mithilfe kurzer Homologiearme. eLife 8, e51539 (2019).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lee, PT et al. Eine genspezifische T2A-GAL4-Bibliothek für Drosophila. eLife 7, e35574 (2018).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Schuldiner, O. et al. Das auf piggyBac basierende Mosaik-Screening identifiziert eine postmitotische Funktion von Kohäsin bei der Regulierung der Axonbeschneidung in der Entwicklung. Entwickler Zelle 14, 227–238 (2008).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Venken, KJT et al. Vielseitige P[acman] BAC-Bibliotheken für Transgenesestudien in Drosophila melanogaster. Nat. Methoden 6, 431–434 (2009).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hu, Y. et al. Ein integrativer Ansatz zur orthologen Vorhersage für krankheitsorientierte und andere funktionelle Studien. BMC Bioinformatics 12, 357 (2011).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Wang, J. et al. MARRVEL: Integration der genetischen Ressourcen von Menschen und Modellorganismen, um die funktionelle Annotation des menschlichen Genoms zu erleichtern. Bin. J. Hum. Genet. 100, 843–853 (2017).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Golic, KG & Lindquist, S. Die FLP-Rekombinase von Hefe katalysiert ortsspezifische Rekombination im Drosophila-Genom. Cell 59, 499–509 (1989).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Xu, T. & Rubin, GM Analyse genetischer Mosaike in sich entwickelnden und erwachsenen Drosophila-Geweben. Entwicklung 117, 1223–1237 (1993).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Yamazoe, M. et al. Ein Protein, das bevorzugt an die einzelsträngige Kernsequenz einer autonom replizierenden Sequenz bindet, ist für die Atmungsfunktion in den Mitochondrien von Saccharomyces cerevisiae essentiell. J. Biol. Chem. 269, 15244–15252 (1994).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kim, DG et al. Eine neuartige zytosolische Isoform der mitochondrialen trans-2-Enoyl-CoA-Reduktase erhöht die Aktivität des Peroxisom-Proliferator-aktivierten Rezeptors a. Endokrinol. Metab. 29, 185–194 (2014).

Artikel Google Scholar

Masuda, N. et al. Kernrezeptor-Bindungsfaktor-1 (NRBF-1), ein Protein, das mit einem breiten Spektrum nuklearer Hormonrezeptoren interagiert. Gene 221, 225–233 (1998).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Parl, A. et al. Der mitochondriale Fettsäuresyntheseweg (mtFASII) ist in der Lage, über das PPAR-System der Transkriptionsaktivierung einen nuklear-mitochondrialen Cross-Talk zu vermitteln. Biochem. Biophys. Res. Komm. 441, 418–424 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Sarov, M. et al. Eine genomweite Ressource zur Analyse der Proteinlokalisierung in Drosophila. eLife 5, e12068 (2016).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Yoon, WH et al. Der Verlust von Nardilysin, einem mitochondrialen Co-Chaperon für die α-Ketoglutarat-Dehydrogenase, fördert die mTORC1-Aktivierung und Neurodegeneration. Neuron 93, 115–131 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Baqri, RM et al. Eine Störung der mitochondrialen DNA-Replikation in Drosophila erhöht den mitochondrialen schnellen axonalen Transport in vivo. PLoS ONE 4, e7874 (2009).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Splinter, K. et al. Auswirkung der genetischen Diagnose auf Patienten mit bisher nicht diagnostizierter Krankheit. N. engl. J. Med. 379, 2131–2139 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ishibashi, Y., Kohyama-Koganeya, A. & Hirabayashi, Y. Neue Erkenntnisse über glucosylierte Lipide: Stoffwechsel und Funktionen. Biochim. Biophys. Acta 1831, 1475–1485 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Checa, A. et al. Hexosylceramide als intrathekale Marker für eine Verschlechterung der Behinderung bei Multipler Sklerose. Mult. Skler. 21, 1271–1279 (2015).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Miyake, Y., Kozutsumi, Y., Nakamura, S., Fujita, T. & Kawasaki, T. Serin-Palmitoyltransferase ist das Hauptziel eines Sphingosin-ähnlichen Immunsuppressivums, ISP-1/Myriocin. Biochem. Biophys. Res. Komm. 211, 396–403 (1995).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Lin, G. et al. Phospholipase PLA2G6, ein Parkinson-assoziiertes Gen, beeinflusst Vps26 und Vps35, die Retromerfunktion und die Ceramidspiegel, ähnlich wie die α-Synuclein-Verstärkung. Zellmetabolismus 28, 605–618 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Vos, M. et al. Die Ansammlung von Ceramid induziert Mitophagie und beeinträchtigt die β-Oxidation bei PINK1-Mangel. Proz. Natl Acad. Wissenschaft. USA 118, e2025347118 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Jaiswal, M. et al. Eine beeinträchtigte mitochondriale Energieproduktion führt unabhängig von oxidativem Stress zu einer lichtinduzierten Degeneration der Photorezeptoren. PLoS Biol. 13, e1002197 (2015).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Ozaki, M., Le, TD & Inoue, YH Die Herunterregulierung der mitochondrialen DNA-Polymerase γ im Muskel stimulierte Autophagie, Apoptose und muskelalterungsbedingte Phänotypen bei erwachsenen Drosophila. Biomoleküle 12, 1105 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Larsen, SB, Hanss, Z. & Krüger, R. Die genetische Architektur der mitochondrialen Dysfunktion bei der Parkinson-Krankheit. Zellgeweberes. 373, 21–37 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zorova, LD et al. Mitochondriales Membranpotential. Anal. Biochem. 552, 50–59 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Scaduto, RC & Grotyohann, LW Messung des mitochondrialen Membranpotentials unter Verwendung fluoreszierender Rhodaminderivate. Biophys. J. 76, 469–477 (1999).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Donti, TR et al. Das Screening auf abnormale mitochondriale Phänotypen in embryonalen Stammzellen von Mäusen identifiziert ein Modell für Succinyl-CoA-Ligase-Mangel und mtDNA-Depletion. Dis. Modell. Mech. 7, 271–280 (2014).

PubMed Google Scholar

Ji, R. et al. Erhöhte De-novo-Ceramidsynthese und -akkumulation im Myokardversagen. JCI Insight 2, e82922 (2017).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Srivastava, S. et al. SPTSSA-Varianten verändern die Sphingolipidsynthese und verursachen eine komplexe erbliche spastische Paraplegie. Gehirn 146, 1420–1435 (2022).

Artikel Google Scholar

Chen, K. et al. Der Verlust von Frataxin aktiviert den Eisen/Sphingolipid/PDK1/Mef2-Weg bei Säugetieren. eLife 5, e20732 (2016).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Chen, K. et al. Der Verlust von Frataxin führt zu Eisentoxizität, Sphingolipidsynthese und Pdk1/Mef2-Aktivierung, was zu Neurodegeneration führt. eLife 5, e16043 (2016).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Lee, YJ et al. Sphingolipid-Signale vermitteln Eisentoxizität. Zellmetabolismus 16, 90–96 (2012).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Maio, N. & Rouault, TA skizzieren den komplexen Weg der Fe-S-Cluster-Biogenese bei Säugetieren. Trends Biochem. Wissenschaft. 45, 411–426 (2020).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Meguro, R. et al. Nicht-Häm-Eisen-Histochemie für Licht- und Elektronenmikroskopie: ein historischer, theoretischer und technischer Überblick. Bogen. Histo. Zytol. 70, 1–19 (2007).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Galaris, D., Barbouti, A. & Pantopoulos, K. Eisenhomöostase und oxidativer Stress: eine enge Beziehung. Biochim. Biophys. Acta Mol. Zellauflösung 1866, 118535 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Dixon, SJ & Stockwell, BR Die Rolle von Eisen und reaktiven Sauerstoffspezies beim Zelltod. Nat. Chem. Biol. 10, 9–17 (2014).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Houglum, K., Filip, M., Witztum, JL & Chojkier, M. Malondialdehyd- und 4-Hydroxynonenal-Proteinaddukte im Plasma und in der Leber von Ratten mit Eisenüberladung. J. Clin. Investieren. 86, 1991–1998 (1990).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Csala, M. et al. Zur Rolle von 4-Hydroxynonenal bei Gesundheit und Krankheit. Biochim. Biophys. Acta 1852, 826–838 (2015).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kruman, I., Bruce-Keller, AJ, Bredesen, D., Waeg, G. & Mattson, MP Beweis, dass 4-Hydroxynonenal die durch oxidativen Stress induzierte neuronale Apoptose vermittelt. J. Neurosci. 17, 5089–5100 (1997).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chung, HL et al. Funktionsverlust- oder Funktionsgewinnmutationen in ACOX1 verursachen über verschiedene Mechanismen einen axonalen Verlust. Neuron 106, 589–606 (2020).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Knovich, MA, Storey, JA, Coffman, LG, Torti, SV & Torti, FM Ferritin für den Kliniker. Blood Rev. 23, 95–104 (2009).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Missirlis, F. et al. Homöostatische Mechanismen der Eisenspeicherung, die durch genetische Manipulationen und Live-Bildgebung von Drosophila-Ferritin aufgedeckt wurden. Genetics 177, 89–100 (2007).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Soriano, S. et al. Deferipron und Idebenon retten Frataxin-Depletion-Phänotypen in einem Drosophila-Modell der Friedreich-Ataxie. Gene 521, 274–281 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Elincx-Benizri, S. et al. Klinische Erfahrung mit der Deferipron-Behandlung der Friedreich-Ataxie. J. Child Neurol. 31, 1036–1040 (2016).

Artikel PubMed Google Scholar

Vanlander, AV & Van Coster, R. Klinische und genetische Aspekte von Defekten im mitochondrialen Eisen-Schwefel-Cluster-Syntheseweg. J. Biol. Inorg. Chem. 23, 495–506 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Isaya, G. Mitochondriale Eisen-Schwefel-Cluster-Dysfunktion bei neurodegenerativen Erkrankungen. Vorderseite. Pharmakol. 5, 29 (2014).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Van Vranken, JG et al. Das mitochondriale Acyl-Carrier-Protein (ACP) koordiniert die mitochondriale Fettsäuresynthese mit der Biogenese von Eisen-Schwefel-Clustern. eLife 5, e17828 (2016).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Cory, SA et al. Die Struktur des menschlichen Fe-S-Assemblierungssubkomplexes offenbart eine unerwartete Cystein-Desulfurase-Architektur und Acyl-ACP-ISD11-Wechselwirkungen. Proz. Natl Acad. Wissenschaft. USA 114, E5325–E5334 (2017).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Castro, L., Tórtora, V., Mansilla, S. & Radi, R. Aconitasen: Nicht-Redox-Eisen-Schwefel-Proteine, die gegenüber reaktiven Spezies empfindlich sind. Acc. Chem. Res. 52, 2609–2619 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Cheng, Z., Tsuda, M., Kishita, Y., Sato, Y. & Aigaki, T. Beeinträchtigter Energiestoffwechsel in einem Drosophila-Modell des mitochondrialen Aconitase-Mangels. Biochem. Biophys. Res. Komm. 433, 145–150 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Crooks, DR et al. Der akute Verlust von Eisen-Schwefel-Clustern führt zu einer Neuprogrammierung des Stoffwechsels und zur Bildung von Lipidtröpfchen in Säugetierzellen. J. Biol. Chem. 293, 8297–8311 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cho, YH, Kim, GH & Park, JJ Mitochondriale Aconitase 1 reguliert altersbedingte Gedächtnisstörungen über Autophagie/Mitophagie-vermittelte neuronale Plastizität bei Fliegen mittleren Alters. Aging Cell 20, e13520 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Olona, A. et al. Sphingolipid-Metabolismus während der Toll-like-Rezeptor 4 (TLR4)-vermittelten Makrophagenaktivierung. Br. J. Pharmacol. 178, 4575–4587 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Reginato, A. et al. Die Rolle von Fettsäuren in Ceramidwegen und ihr Einfluss auf die hypothalamische Regulierung des Energiehaushalts: eine systematische Übersicht. Int. J. Mol. Wissenschaft. 22, 5357 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nowinski, SM, Van Vranken, JG, Dove, KK & Rutter, J. Einfluss der mitochondrialen Fettsäuresynthese auf die mitochondriale Biogenese. Curr. Biol. 28, R1212–R1219 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Brody, S. & Mikolajczyk, S. Neurospora-Mitochondrien enthalten ein Acyl-Trägerprotein. EUR. J. Biochem. 173, 353–359 (1988).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Stith, JL, Velazquez, FN & Obeid, LM Fortschritte bei der Bestimmung der Signalmechanismen von Ceramid und seiner Rolle bei Krankheiten. J. Lipid Res. 60, 913–918 (2019).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pinto, SN, Silva, LC, Futerman, AH & Prieto, M. Einfluss der Ceramidstruktur auf die biophysikalischen Eigenschaften der Membran: die Rolle der Acylkettenlänge und Ungesättigtheit. Biochim. Biophys. Acta 1808, 2753–2760 (2011).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Alonso, A. & Goñi, FM Die physikalischen Eigenschaften von Ceramiden in Membranen. Annu. Rev. Biophys. 47, 633–654 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Rao, RP & Acharya, JK Sphingolipide und Membranbiologie anhand genetischer Modelle. Prostaglandine Andere Lipidmediat. 85, 1–16 (2008).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Hernández-Corbacho, MJ, Salama, MF, Canals, D., Senkal, CE & Obeid, LM Sphingolipide in Mitochondrien. Biochim. Biophys. Acta Mol. Zellbiol. Lipids 1862, 56–68 (2017).

Artikel PubMed Google Scholar

Kogot-Levin, A. & Saada, A. Ceramide und die mitochondriale Atmungskette. Biochimie 100, 88–94 (2014).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Alessenko, AV & Albi, E. Erforschung der Auswirkungen von Sphingolipiden auf die Neurodegeneration. Vorderseite. Neurol. 11, 437 (2020).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

van Kruining, D. et al. Sphingolipide als prognostische Biomarker für Neurodegeneration, Neuroinflammation und psychiatrische Erkrankungen und ihre neue Rolle in lipidomischen Untersuchungsmethoden. Adv. Drogenlieferung Rev. 159, 232–244 (2020).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Wang, D. et al. Das Metabolomprofil von Hautfibroblasten zeigt, dass eine Lipidstörung den Schweregrad der Friedreich-Ataxie vorhersagt. J. Lipid Res. 63, 100255 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Anderson, PR, Kirby, K., Hilliker, AJ & Phillips, JP RNAi-vermittelte Unterdrückung des mitochondrialen Eisen-Chaperons Frataxin in Drosophila. Summen. Mol. Genet. 14, 3397–3405 (2005).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Esposito, G. et al. Aconitase verursacht Eisentoxizität in Mutanten von Drosophila pink1. PLoS Genet. 9, e1003478 (2013).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Custodia, A. et al. Ceramid-Stoffwechsel und Parkinson-Krankheit – therapeutische Ziele. Biomoleküle 11, 945 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Thomas, GEC et al. Regionale Gehirneisen- und Genexpression liefern Einblicke in die Neurodegeneration bei der Parkinson-Krankheit. Gehirn 144, 1787–1798 (2021).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Foley, PB, Hare, DJ & Double, KL Eine kurze Geschichte der Eisenansammlung im Gehirn bei der Parkinson-Krankheit und verwandten Erkrankungen. J. Neuronale Transm. 129, 505–520 (2022).

Artikel PubMed Google Scholar

Oakley, AE et al. Einzelne dopaminerge Neuronen zeigen bei der Parkinson-Krankheit erhöhte Eisenwerte. Neurology 68, 1820–1825 (2007).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Wang, J.-Y. et al. Metaanalyse der Eisenwerte im Gehirn von Parkinson-Patienten, ermittelt durch postmortale und MRT-Messungen. Wissenschaft. Rep. 6, 36669 (2016).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Schweitzer, KJ et al. Transkranieller Ultraschall bei verschiedenen monogenetischen Subtypen der Parkinson-Krankheit. J. Neurol. 254, 613–616 (2007).

Artikel PubMed Google Scholar

Pan, X., Dutta, D., Lu, S. & Bellen, HJ Sphingolipide bei neurodegenerativen Erkrankungen. Vorderseite. Neurosci. 17, 1137893 (2023).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Sawada, M. et al. p53 reguliert die Ceramidbildung durch neutrale Sphingomyelinase über reaktive Sauerstoffspezies in menschlichen Gliomzellen. Oncogene 20, 1368–1378 (2001).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Li, X., Gulbins, E. & Zhang, Y. Oxidativer Stress löst den Ca2+-abhängigen Lysosomenhandel und die Aktivierung der sauren Sphingomyelinase aus. Zelle. Physiol. Biochem. 30, 815–826 (2012).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Schalinske, KL et al. Der Eisen-Schwefel-Cluster des Eisen-regulatorischen Proteins 1 moduliert die Zugänglichkeit von RNA-Bindungs- und Phosphorylierungsstellen. Biochemistry 36, 3950–3958 (1997).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Levi, S. & Rovida, E. Neuroferritinopathie: von der Modifikation der Ferritinstruktur zum pathogenetischen Mechanismus. Neurobiol. Dis. 81, 134–143 (2015).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kumar, N., Rizek, P. & Jog, M. Neuroferritinopathie: Pathophysiologie, Präsentation, Differentialdiagnosen und Management. Tremor Anderes Hyperkinet. Mov. 6, 355 (2016).

Artikel Google Scholar

Muhoberac, BB & Vidal, R. Eisen, Ferritin, hereditäre Ferritinopathie und Neurodegeneration. Vorderseite. Neurosci. 13, 1195 (2019).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Port, F., Chen, H.-M., Lee, T. & Bullock, SL Optimierte CRISPR/Cas-Tools für effizientes Keimbahn- und somatisches Genom-Engineering in Drosophila. Proz. Natl Acad. Wissenschaft. USA 111, E2967–E2976 (2014).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kanca, O. et al. Ein erweitertes Toolkit für die Genmarkierung von Drosophila unter Verwendung synthetisierter Homologie-Donorkonstrukte für die CRISPR-vermittelte homologe Rekombination. eLife 11, e76077 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dutta, D. et al. De-novo-Mutationen in TOMM70, einem Rezeptor der mitochondrialen Importtranslokase, verursachen neurologische Beeinträchtigungen. Summen. Mol. Genet. 29, 1568–1579 (2020).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Marcogliese, PC et al. IRF2BPL ist mit neurologischen Phänotypen assoziiert. Bin. J. Hum. Genet. 103, 245–260 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Marcogliese, PC et al. Der Verlust von IRF2BPL beeinträchtigt die neuronale Aufrechterhaltung durch übermäßige Wnt-Signalisierung. Wissenschaft. Adv. 8, eabl5613 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lee, JW et al. UPLC-QqQ/MS-basierter Lipidomics-Ansatz zur Charakterisierung von Lipidveränderungen in entzündlichen Makrophagen. J. Proteome Res. 16, 1460–1469 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Radenkovic, S. et al. Erweiterung des klinischen und metabolischen Phänotyps angeborener Glykosylierungsstörungen mit DPM2-Mangel. Mol. Genet. Metab. 132, 27–37 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Byeon, SK, Madugundu, AK & Pandey, A. Automatisierte datengesteuerte Massenspektrometrie zur verbesserten Analyse von Lipiden mit dualen Dissoziationstechniken. J. Massenspektrometer. Adv. Klin. Labor 22, 43–49 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mitchell, CJ, Kim, MS, Na, CH & Pandey, A. PyQuant: ein vielseitiges Framework für die Analyse quantitativer Massenspektrometriedaten. Mol. Zelle. Proteomics 15, 2829–2838 (2016).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Frazier, AE & Thorburn, DR Biochemische Analysen der Elektronentransportkettenkomplexe mittels Spektrophotometrie. Methoden Mol. Biol. 837, 49–62 (2012).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Missirlis, F. et al. Charakterisierung von mitochondrialem Ferritin in Drosophila. Proz. Natl Acad. Wissenschaft. USA 103, 5893–5898 (2006).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Schober, FA et al. Der Ein-Kohlenstoff-Pool steuert den mitochondrialen Energiestoffwechsel über Komplex-I- und Eisen-Schwefel-Cluster. Wissenschaft. Adv. 7, eabf0717 (2021).

Artikel CAS PubMed Central Google Scholar

Martelli, F. et al. Niedrige Dosen des Neonicotinoid-Insektizids Imidacloprid induzieren ROS, was bei Drosophila zu neurologischen und metabolischen Beeinträchtigungen führt. Proz. Natl Acad. Wissenschaft. USA 117, 25840–25850 (2020).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dutta, D., Paul, MS, Singh, A., Mutsuddi, M. & Mukherjee, A. Regulierung der Notch-Signalübertragung durch das heterogene nukleare Ribonukleoprotein Hrp48 und Deltex in Drosophila melanogaster. Genetics 206, 905–918 (2017).

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Referenzen herunterladen

Wir danken den betroffenen Personen und Familien, die an dieser Studie teilgenommen haben. Wir danken den Gutachtern für ihre Zeit und ihre aufschlussreichen Kommentare. Wir danken TM Dunn, D. Miller, SJ Hayflick, AJ Kastaniotis, MS Paul und H. Chung für hilfreiche Diskussionen, H. Pan und W.-W. Lin für Injektionen zur Erzeugung transgener Fliegen und J. Kim für MS-Analysen. Wir danken außerdem AJ Kastaniotis von der Universität Oulu für die Bereitstellung menschlicher Fibroblasten und N. Perrimon von der Harvard Medical School für die Bereitstellung von S2-Zellen. Wir danken F. Missirlis vom Center for Research and Advanced Studies des National Polytechnic Institute für den UAS-Fer1HCH- und UAS-Fer2LCH-Bestand. Wir danken außerdem dem Bloomington Drosophila Stock Center, dem Vienna Drosophila Resource Center und dem Kyoto Drosophila Genetic Resource Center sowie der Developmental Studies Hybridoma Bank der University of Iowa für die Bereitstellung von Fliegenbeständen und Reagenzien. Wir danken DD für die Unterstützung durch das Shan and Lee-Jun Wong-Stipendium des Baylor College of Medicine. Wir danken dem konfokalen Mikroskopiekern des Baylor College of Medicine Intellectual and Developmental Disabilities Research Center, unterstützt vom National Institute of Child Health & Human Development (U54 HD083092). ). HJB wird vom NIH Common Fund durch das Office of Strategic Coordination/Büro des NIH-Direktors unterstützt und das NINDS (U54NS093793), NIH/ORIP (24OD022005 und R24OD031447), ist Empfänger des Lehrstuhls des Neurological Research Institute of Texas Children's Krankenhaus und wird von der Huffington Foundation unterstützt. Der Inhalt liegt ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und gibt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten des NIH wieder.

Paul C. Marcogliese

Derzeitige Adresse: Abteilung für Biochemie und medizinische Genetik, Universität Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Kanada

Eine vollständige Liste der Mitglieder des Undiagnostizierten Krankheitsnetzwerks und ihrer Zugehörigkeiten finden Sie in den Zusatzinformationen.

Abteilung für Molekular- und Humangenetik, Baylor College of Medicine, Houston, TX, USA

Debdeep Dutta, Oguz Kanca, Paul C. Marcogliese, Zhongyuan Zuo, Rishi V. Shridharan, Jun Hyoung Park, Guang Lin, Ming Ge, Benny A. Kaipparettu und Hugo J. Bellen

Jan und Dan Duncan Neurological Research Institute, Texas Children's Hospital, Houston, TX, USA

Debdeep Dutta, Oguz Kanca, Paul C. Marcogliese, Zhongyuan Zuo, Rishi V. Shridharan, Guang Lin, Ming Ge und Hugo J. Bellen

Abteilung für Labormedizin und Pathologie, Mayo Clinic, Rochester, MN, USA

Seul Kee Byeon & Akhilesh Pandey

Abteilung für pädiatrische Neurologie, Edmond and Lily Safra Kinderkrankenhaus, Sheba Medical Center, Ramat Gan, Israel

Gali Heimer

Die Sackler-Fakultät für Medizin, Universität Tel Aviv, Tel Aviv, Israel

Gali Heimer

Abteilung für Herz-Kreislauf-Medizin, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA, USA

Jennefer N. Kohler und Matthew T. Wheeler

Manipal Academy of Higher Education, Manipal, Indien

Akhilesh Pandey

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Konzeptualisierung: DD und HJB Untersuchung: DD, OK, PCM, SKB, ZZ, JHP, RVS, GL, JNK, MTW, GH und MG Ressourcen: HJB, AP und BAK Schreiben, Originalentwurf: DD und HJB Schreiben, Überprüfung und Bearbeitung : DD, OK, PCM, GL, SKB, JNK, MTW, JHP, RVS, AP, BAK, GH und HJB Finanzierungseinwerbung: HJB Aufsicht: HJB

Korrespondenz mit Hugo J. Bellen.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Nature Metabolism dankt Alexander Whitworth, Juan A Navarro und den anderen, anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit. Hauptredakteurin für Handling: Yanina-Yasmin Pesch, in Zusammenarbeit mit dem Nature Metabolism-Team.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

(a) Mitochondrialer Fettsäuresyntheseweg und seine Produkte. Kurz gesagt werden eine Acetyl- und Malonyleinheit kondensiert, um eine vier Kohlenstoffe lange Keto-Acyl-Spezies zu bilden, die an das mitochondriale Acyl-Carrier-Protein (mtACP) gebunden bleibt, ein Protein, das die wachsende Acylkette während der Fettsäuresynthese in den Mitochondrien hält. Anschließend durchläuft dieses Ketoacyl-ACP mit vier Kohlenstoffatomen einen Reduktions-Dehydratisierungs-Reduktionszyklus, um ein Butyryl-ACP (C4) zu erzeugen. C4 tritt in den Zyklus ein und zwei Kohlenstoffatome der Malonyleinheit werden an die Butyrylspezies gebunden, um eine Acylkette mit einer Länge von sechs Kohlenstoffatomen zu bilden. Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis die Kohlenstofflänge der wachsenden Acylkette 16–18 Kohlenstoffatome erreicht. (b) Schema, das die in dieser Studie verwendeten mecr-Mutanten zeigt. (c) Schema, das die für die quantitative Echtzeit-PCR verwendeten Primer und die Diagramme zeigt, die die relativen Mengen an mecr-Transkripten in mecrTG4-Mutanten zeigen. Jeder Punkt stellt Daten aus drei technischen Replikaten dar. (d) Western Blot, der Liponsäure (LA)-Spiegel zeigt, die mit Muc (Ortholog von Hefe Lat1 und Bestandteil des PDH-Komplexes in Fruchtfliegen) und CG5214 (Ortholog von Hefe Kgd2 und Bestandteil des OGDH-Komplexes in Fruchtfliegen) in mecr-Mutanten verknüpft sind . (e) Auswirkungen eines Transgens, das mecr-GFP (Fosmid-Klon, CBGtg9060C0290D)36 enthält, oder der allgegenwärtigen Expression von HA-markiertem Fliegen-mecr auf homozygote mecrTG4-Mutanten. Für die statistischen Analysen wurde eine einfaktorielle ANOVA gefolgt von einem Tukey-Post-hoc-Test durchgeführt. Fehlerbalken repräsentieren SEM (****p < 0,0001).

Quelldaten

(a) Proteinausrichtungen von Mecr-Proteinen. Rote Kästchen zeigen die Aminosäurevarianten bei MEPAN-Patienten an. Das Schema zeigt die relative Position der Patientenvarianten im MECR-Protein. (b) Auswirkungen der allgegenwärtigen Expression menschlicher MECR-Varianten, wenn sie durch da-GAL4 in mecr-Mutanten gesteuert werden. (c) Prozentsatz der 15 Tage alten Fliegen, die innerhalb von 30 Sekunden 8 cm hochklettern können. Jeder Punkt stellt den Prozentsatz der Fliegen aus drei unabhängigen Experimenten dar. (d) Durchschnittliche Zeit, die 15 Tage alte Fliegen benötigen, um 8 cm zu klettern. Jeder Punkt repräsentiert die Zeit, die eine Fliege in jedem der drei Experimente benötigte. n = 93 (MECRRef), n = 86 (MECRArg258Trp), n = 84 (MECRGly232Glu) fliegt. Für die statistischen Analysen wurde eine einfaktorielle ANOVA gefolgt von einem Tukey-Post-hoc-Test durchgeführt. Fehlerbalken repräsentieren SEM (****p < 0,0001).

Quelldaten

(a, b) Western Blot (a) und Quantifizierung (b), die die relativen Konzentrationen des Mecr-Proteins beim neuronalen Knockdown (elav-GAL4) mit zwei verschiedenen RNAi-Linien bei 25 °C zeigen. Jeder Punkt repräsentiert die Daten aus drei unabhängigen Experimenten. Für statistische Analysen wird eine einfache ANOVA gefolgt von einem Dunnett-Mehrfachvergleichstest durchgeführt. Fehlerbalken stellen SEM dar (**p < 0,01). (c) Lebensdauer von Fliegen mit neuronalem Knockdown von mecr. (d) Prozentsatz der 25 Tage alten Fliegen, die innerhalb von 30 Sekunden 8 cm hochklettern können. Jeder Punkt stellt den Prozentsatz der Fliegen aus drei unabhängigen Experimenten dar. (e) Durchschnittliche Zeit, die 25 Tage alte Fliegen benötigen, um 8 cm zu klettern. n = 128 (luci-RNAi) und n = 55 (mecr-RNAi) Fliegen. Für statistische Analysen wird der zweiseitige Student-t-Test durchgeführt. Fehlerbalken repräsentieren SEM (*p<0,05; ****p < 0,0001). (f–h) Quantifizierung von ERG-Spuren von 3–5 Tage alten Fliegen. Jeder Punkt repräsentiert die Daten einer Fliege. n = 8 (Kontrolle und mecrA; GR), n = 10 (mecrA) fliegt. Für statistische Analysen wird eine einfaktorielle ANOVA gefolgt von einem Tukey-Post-hoc-Test durchgeführt. Fehlerbalken stellen SEM dar.

Quelldaten

(a) Expression von mCherry, angetrieben durch mecrKG4 (mecrKozak-GAL4, wobei wir die kodierende Region des Gens durch eine Kozak-Sequenz gefolgt von einem GAL4-Gen ersetzt haben) in Larvengehirnen. Elav-positive Zellen sind Neuronen und Repo-positive Zellen sind Gliazellen. (b) Expression von mCherry, angetrieben durch mecrKozak-GAL4 im erwachsenen Gehirn. Beachten Sie, dass die mecr-Expression im erwachsenen Gehirn spärlich ist. Einige wenige Zellen, einschließlich der potenziellen medialen Neuronen, die typischerweise insulinähnliche Peptide produzieren, exprimieren es jedoch reichlich. Maßstabsbalken 50 µm. (c) Kolokalisierung von Mecr-GFP und ATP5α im Larvenfettkörpergewebe des 3. Larvenstadiums. Maßstabsbalken 10 µm. (d) Kolokalisierung von menschlichem MECR und ATP5α in S2-Zellen. Maßstabsbalken 3,5 µm. Die Immunfärbung wurde unter Verwendung eines Antikörpers gegen menschliches MECR-Protein und eines Antikörpers gegen ATP5α durchgeführt. Alle Experimente wurden mindestens zweimal durchgeführt.

(a) Stammbaum der beiden Patienten mit MEPAN-Syndrom, die über das Undiagnostizierte Diseases Network identifiziert wurden. (b) RNA-Sequenz aus Blut, die bei beiden Patienten verringerte Mengen an MECR-Transkripten zeigt. (c–g) Relative Phospholipidspiegel in von MEPAN-Patienten stammenden Fibroblasten im Vergleich zu den von Eltern stammenden Kontrollfibroblasten: Phosphatidylcholin (PC), Phosphatidylethanolamin (PE), Phosphatidylinositol (PI), Phosphatidylserin (PS) und Phosphatidylglycerin (PG). Die Punkte stellen Werte technischer Replikate aus einem Satz biologischer Replikate dar. Für statistische Analysen wird eine einfaktorielle ANOVA gefolgt von einem Tukey-Post-hoc-Test durchgeführt. Fehlerbalken stellen SEM (*p < 0,05) (h–l) dar. Relative Konzentrationen verschiedener Phospholipide in den mecrTG4-Larven im Vergleich zur Kontrolle. Die Punkte stellen Werte technischer Replikate aus einem Satz biologischer Replikate dar (n = 350 Larven im 2. Stadium). Für statistische Analysen werden zweiseitige Student-t-Tests durchgeführt. Fehlerbalken repräsentieren SEM (*p < 0,05; ***p < 0,001).

Quelldaten

(a) Diagramm, das die Ceramidspezies in den mecrTG4-Larven zeigt. Die Daten werden als Mittelwerte +/− SEM dargestellt. (b) Diagramm, das die relativen Konzentrationen von Ceramidphosphoethanolamin (CPE) in den mecrTG4-Larven zeigt. Für statistische Analysen werden zweiseitige Student-t-Tests durchgeführt. Fehlerbalken stellen SEM dar (***p < 0,001). Für a und b stellen die Punkte Werte technischer Replikate aus einem Satz biologischer Replikate dar (n = 350 Larven im 2. Stadium). (c) Diagramm, das die Ceramidspezies in beiden Patientenfibroblasten zeigt. Die Punkte stellen Werte technischer Replikate aus einem Satz biologischer Replikate dar. Die Daten werden als Mittelwerte +/− SEM dargestellt.

Quelldaten

(a, b) Diagramme, die die Faltungsveränderungen bei verschiedenen Glucosylceramid-Spezies nach Behandlung mit Desipramin und Deferipron zum Zeitpunkt 15 und 25 Tage zeigen. Jedes Quadrat gibt den Durchschnittswert von drei technischen Replikaten an.

Quelldaten

(a) Relative Aktivität von ETC-Komplexen (CI-IV) in mecrTG4-Mutanten und Kontrollen. mecrTG4-Mutantenlarven zeigen eine verringerte Aktivität von Complex-I, I+III und IV und eine erhöhte Aktivität von Complex-II. Jeder Punkt stellt Daten von drei technischen Replikaten dar (n = 150 Larven im 2. Stadium). Für statistische Analysen werden zweiseitige Student-t-Tests durchgeführt. Fehlerbalken stellen SEM dar (**p < 0,01; ***p < 0,001****p < 0,0001). (b) Relative ATP-Spiegel in Fibroblasten von Patienten und elterlicher Kontrolle. Jeder Punkt repräsentiert die Werte aus vier Experimenten. Für statistische Analysen wird eine einfaktorielle ANOVA gefolgt von einem Tukey-Post-hoc-Test durchgeführt. Fehlerbalken stellen SEM dar (***p < 0,001). (c–e) Relative Sauerstoffverbrauchsraten in Kontroll- und patienteneigenen Fibroblasten, gemessen durch Seahorse-Analysen. (c) Basalatmung, (d) maximale Atmung und (e) freie Atemkapazität sind bei den vom Patienten stammenden Fibroblasten im Vergleich zu Fibroblasten, die aus der Elternkontrolle stammen, verringert. Jeder Punkt stellt die Werte der Replikate in jeder Vertiefung aus einem Satz biologischer Replikate dar. Für statistische Analysen wird eine einfaktorielle ANOVA gefolgt von einem Dunnett-Mehrfachvergleichstest durchgeführt. Fehlerbalken stellen SEM dar (*p < 0,05; **p < 0,01; ***p < 0,001). (f) Co-IP aus einem Satz biologischer Replikate zeigt die Interaktion zwischen NFS1 und ISCU in den Fibroblasten. Nach Durchführung einer Immunpräzipitation mit Maus-Anti-ISCU-Antikörper wurde der Blot auf NFS1 untersucht, entfernt und erneut auf ISCU geblottet.

Quelldaten

(a) Tabelle mit MEPAN-Patienten einschließlich Mutationen, Symptomen und Ferritinspiegeln im Blut. Von diesen sechs in der Tabelle beschriebenen Patienten wurde ein Patient (Patient III) bereits früher von Heimer et al.10 beschrieben. Bei den anderen fünf Patienten handelt es sich um neu identifizierte Personen, über die an keiner anderen Stelle berichtet wurde. (b) Diagramm, das die relativen ATP-Spiegel in Fibroblasten von Patient III im Vergleich zu den Fibroblasten von nicht verwandten Kontrollen zeigt. Jeder Punkt stellt die Werte der Replikate aus drei Experimenten dar. (c) Diagramm, das die relativen Eisenwerte in den Fibroblasten von Patient III zeigt. Jeder Punkt stellt die Werte der Replikate aus drei Experimenten dar. (d) Diagramm, das die relative Aconitase-Aktivität in den Fibroblasten von Patient III zeigt. Jeder Punkt stellt die Werte der Replikate aus drei Experimenten dar. Für statistische Analysen wird eine einfaktorielle ANOVA gefolgt von einem Tukey-Post-hoc-Test durchgeführt. Fehlerbalken stellen SEM dar (**p < 0,01).

Quelldaten

(a, b) Durchschnittlicher Prozentsatz (a) und Kletterzeit (b), um 8 cm von 25 Tage alten Fliegen mit neuronalem Knockdown von mecr (elav-GAL4>mecr-RNAi) und der Expression von Ferritinen zu erreichen. n = 81 (luci-RNAi), n = 76 (mecr-RNAi), n = 74 (mecr-RNAi und Fer1HCH-Fer2LCH) fliegt. (c, d) Durchschnittlicher Prozentsatz (c) und Kletterzeit (d) von 25 Tage alten Fliegen nach neuronalem (durch elav-GAL4) Knockdown von Mecr, behandelt mit und ohne eisenarme Nahrung sowie Deferipron. n = 62 (luci-RNAi), n = 155 (mecr-RNAi), n = 105 (mecr-RNAi mit eisenarmer Nahrung), n = 55 (mecr-RNAi mit Deferipron) Fliegen. Bei a und c stellt jeder Punkt den Prozentsatz der Fliegen aus mindestens drei unabhängigen Experimenten dar. Bei b und d stellt jeder Punkt die Zeit dar, die eine Fliege in mindestens drei unabhängigen Experimenten benötigt hat. (e) Relative Eisenmenge in den unbehandelten, mit Desipramin und Deferipron behandelten Fliegenköpfen mit neuronalem Abbau von mecr. Jeder Punkt repräsentiert die Werte von Replikaten aus drei Experimenten mit jeweils 25 Fliegenköpfen. (f) Co-IP zeigt die Interaktion zwischen Nfs1 und Iscu in den Fliegenköpfen mit neuronalem Knockdown von mecr. Für statistische Analysen wird eine einfaktorielle ANOVA gefolgt von einem Tukey-Post-hoc-Test durchgeführt. Fehlerbalken stellen SEM dar (***p < 0,001; ****p < 0,0001).

Quelldaten

Mitgliederliste des Undiagnostizierten Krankheitsnetzwerk-Konsortiums und ergänzende Abbildung 1 und Tabelle 1.

Statistische Quelldaten.

Unverarbeitete Western Blots.

Statistische Quelldaten.

Unverarbeitete Western Blots.

Statistische Quelldaten.

Unverarbeitete Western Blots.

Statistische Quelldaten.

Unverarbeitete Western Blots.

Statistische Quelldaten.

Unverarbeitete Western Blots.

Statistische Quelldaten.

Unverarbeitete Western Blots.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Dutta, D., Kanca, O., Byeon, SK et al. Ein Defekt in der mitochondrialen Fettsäuresynthese beeinträchtigt den Eisenstoffwechsel und führt zu erhöhten Ceramidspiegeln. Nat Metab (2023). https://doi.org/10.1038/s42255-023-00873-0

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Eingegangen: 30. Oktober 2022

Angenommen: 21. Juli 2023

Veröffentlicht: 31. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00873-0

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