"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF7117
ETF7117 "Energeetilise metabolismi kompartmentaliseeritud süsteemid ja nende häired südame-, maoepiteeli- ja ajurakkudes (1.01.2007−31.12.2010)", Enn Seppet, Tartu Ülikool, Arstiteaduskond.
ETF7117
Energeetilise metabolismi kompartmentaliseeritud süsteemid ja nende häired südame-, maoepiteeli- ja ajurakkudes
Compartmentalized systems of energy metabolism and their disorders in cardiac, gastric epithelial and brain cells
1.01.2007
31.12.2010
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
3. Terviseuuringud3.1. BiomeditsiinB520 Üldpatoloogia, patoloogiline anatoomia 3.1. Biomeditsiin (anatoomia, tsütoloogia, füsioloogia, geneetika, farmaatsia, farmakoloogia, kliiniline keemia, kliiniline mikrobioloogia, patoloogia)100,0
AsutusRollPeriood
Tartu Ülikool, Arstiteaduskondkoordinaator01.01.2007−31.12.2010
PerioodSumma
01.01.2007−31.12.2007300 000,00 EEK (19 173,49 EUR)
01.01.2008−31.12.2008300 000,00 EEK (19 173,49 EUR)
01.01.2009−31.12.2009288 000,00 EEK (18 406,55 EUR)
01.01.2010−31.12.2010288 000,00 EEK (18 406,55 EUR)
75 160,08 EUR

Eelnev uurimistöö on näidanud, et kardiomüotsüütides on mitokondrid, ATPaasid, kreatiinkinaasid (CK) ja adenülaatkinaasid (AK) koos adeniinnukleotiididega kompartmenteeritud funktsionaalsetesse kompleksidesse e. energeetilistesse üksustesse (EÜ), mis kujutavad endist energeetilise metabolismi organisatsiooni põhimooduleid. Käesolev projekt testib võimalust, et EÜ-dega analoogsed kompleksid eksisteerivad ka teistes kõrge energiatarbimisega kudedes nagu maoepiteel ja ajukude, ning võrdleb rakuenergeetika süsteemide häireid kui erinevaid haigusi põhjustavaid patofüsioloogilisi mehhanisme eri kudedes. Müokardi uuringute eesmärgiks on 1) selgitada inimese südame remodelleerimisprotsessidega kaasnevate EÜ struktuuri ja funktsiooni häirete mehhanismid südamepuudulikkuse puhul; 2) uurida energeetilise metabolismi süsteemide rolli hüperoksia poolt esile kutsutud müokardi kaitse mehhanismides. Maoepiteeli uuringute eesmärkideks on 1) tõestada, et mi-CK ja AK2 ekspresseeruvad maoepiteeli parietaalrakkude mitokondrites ning on funktsionaalselt seotud oksüdatiivse fosforüülimisega; 2) võrrelda HVR-de teket inimese ja küüliku mao korpuse ja antrumi epiteelis; 3) tuvastada energeetilise metabolismi häired inimese maoepiteeli atroofia puhul. Ajurakkude uuringute eesmärkideks on: 1) kirjeldada energeetilise metabolismi organisatsiooni ja funktsiooni ajukoe erinevates rakkudes normi puhul; 2) tuvastada oksüdatiivse fosforüülimise ning mitokondrite ja ATPaaside interaktsioonimehhanismide kahjustusi neurodegeneratiivsete haiguste puhul. Uuringutes kasutatakse erinevaid meetodeid (genoomika, proteoomika, oksügraafia, spektrofotomeetria, laserkonfokaalmikroskoopia, permeabiliseeritud rakkude tehnoloogia, müograafia, ehhokardiograafia), mis võimaldavad hinnata mitokondrite oksüdatiivse fosforüülimise protsesside seisundit, mitokondriaalsete ja tsütosoolsete kinaaside funktsionaalsed seoseid vastavalt mitokondriaalse ATP sünteesiga ja perifeersete ATPaasidega, ATP/ADP otsest ülekannet mitokondrite ja ATPaaside vahel ning kaasnevaid raku ultrastruktuuri muutusi normis ja patoloogias. Saadud andmed integreeritakse ühtseks süsteembioloogiliseks tervikuks raku tasemel in vivo matemaatilise modelleerimise abil.
Our previous studies have shown that in the cardiomyocytes the mitochondria, ATPases, creatine kinases (CK) and adenylate kinases (AK) together with adenine nucleotides are compartmentalized into the functional complexes, termed as the energetic units (EUs), which represent the basic modules of the organization of cellular energetic metabolism. The current project tests a possibility that analogous complexes also exist in other tissues with high energy consumption such as stomach epithelium and brain tissue. It also compares the disorders of the systems of cellular energetics as the pathophysiological mechanisms underlying different diseases in various tissues. The aims of studies on myocardium are 1) to identify the mechanisms of disorders of the structure and function of the EUs during heart failure, in association with cardiac remodeling; 2) to study the role of the systems of energy metabolism in cardiac protection induced by hyperoxia. The aims of studies on gastric epithelium are 1) to verify that m-CK and AK2 are expressed in the human and rabbit parietal cells, and functionally coupled to oxidative phosphorylation; 2) to compare the production of ROS in antral and corpus epithelium of man and rabbit; 3) to identify the disorders of energetic metabolism during atrophy of human gastric epithelium. The studies on brain cells are aimed 1) to characterize the organization and function of energy metabolism in different cell types of brain in normal conditions; 2) to reveal the disorders of the mechanisms of oxidative phosphorylation and interaction of mitochondria and ATPases under neurodegenerative diseases. A large variety of methods (genomics, proteomics, oxygraphy, spectrophotometry, laser confocal microscopy, permeabilized cell technology, myography, and echocardiography), which permit to assess the status of oxidative phosphorylation, functional coupling of mitochondrial and cytosolic kinases to mitochondrial ATP synthesis and peripheral ATPases, respectively, direct ATP/ADP channelling between mitochondria and ATPases, and associated changes in cell’s ultrastructure in normal and pathological conditions, is applied. The data obtained are integrated in terms of systems biology, in the context of a whole cell in vivo, by applying the methods of mathematical modeling.