Localization and function of a mitochondrial Protein X

Abstract

This Bachelor’s thesis project was initiated to learn more about the localization and function of a novel Protein X in mitochondria. The experiments took place at the Institute of Biotechnology, in Viikki, Helsinki. The laboratory work was done as a part of Team Zhao’s research.

The localization of Protein X was detected by Western blot and immunofluorescence, and the oligomeric state in cells was detected using Blue Native Polyacrylamide Gel Electrophoresis (BN-PAGE). In order to elucidate the cellular function of Protein X, siRNA of protein X was used to silence the endogenous expression of Protein X and then, the changes in mitochondrial morphology were detected using immunofluorescence.

The results showed that Protein X mostly localizes to mitochondria. As a result of proteinase K digestion in isolated intact mitochondria, it was found that Protein X mainly localizes to mitochondrial inner membranes. Through BN-PAGE the oligomeric state of protein X was examined in isolated mitochondria, and the data showed that it remained as a monomer in U-2 OS cells. SiRNA silencing showed that loss of Protein X resulted in mitochondrial morphology changes from tubular to fragmented and swollen structure. In conclusion, the thesis showed that Protein X localizes to mitochondria and plays a vital role in maintaining normal mitochondrial morphology.

The results are crucial for understanding the function of mitochondria, which will provide a potential new therapeutic methods for overcoming mitochondrial diseases caused by protein dysfunction.

Opinnäytetyön tutkimustyöt aloitettiin, jotta opittaisiin enemmän uudesta mitokondrio-proteiini X:stä, erityisesti sen sijainnista ja funktiosta mitokondriossa. Tutkimustyöt suoritettiin Biotekniikan instituutissa, Helsingin Viikissä, ja laboratoriotyöt suoritettiin osana Zhaon ryhmää.

Proteiini X:n sijainti selvitettiin käyttämällä Western blotia ja immunofluoresenssia. Oligomeerista tilaa soluissa tutkittiin natiivilla polyakryyliamidielektroforeesilla (BN-PAGE). Jotta proteiini X:n funktio soluissa selventyisi, käytettiin proteiini X:n siRNA:ta hiljentämään proteiini X:n solunsisäinen ekspressio. Immunofluoresennssia hyödyntäen havainnoitiin muutoksia mitokondrion morfologiassa.

Tutkimuksessa onnistuttiin havaitsemaan, että proteiini X sijaitsee ensisijaisesti mitokondriossa. Eristetyn mitokondrion proteaasi K digestiolla saatiin selville, että proteiini X on suurimmaksi osaksi lokalisoitunut mitokondrion sisäiseen membraaniin. BN-PAGE:lla tutkittiin proteiini X:n oligomeerista tilaa eristetyissä mitokondrioissa, ja tulokset osoittivat, että U-2 OS soluissa proteiini X on monomeeri. Proteiini X:n siRNA -hiljennyksellä saatiin selville, että mitokondrion morfologia muuttui putkimaisesta fragmentoituneeksi ja turvonneeksi rakenteeksi.

Tutkimus osoitti, että proteiini X on lokalisoitunut mitokondrion sisälle ja sillä on elintärkeä funktio mitokondrion normaalin rakenteen morfologiassa. Tulokset ovat tärkeitä mitokondrion funktion ymmärtämiseksi, sillä sen ymmärtämisellä on potentiaalia paljastaa uusia terapeuttisia menetelmiä mitokondrio-proteiinien aiheuttamien toimintahäiriöiden parantamiseksi.