複合体I活性のミトコンドリアネットワークの複雑さと病理学的減少は、孤立した人間の複合体I欠乏症で密接に相関しています

複合体I（NADH：ユビキノンオキシドレダクターゼ）は、酸化的リン酸化システムの最大のマルチサブユニットアセンブリであり、その誤動作は、成人の生涯における非常に進行性、しばしば初期の致死性、神経変性障害に及ぶ非常に進行性、しばしば初期の脳症に及ぶ多種多様な臨床症候群に関連しています。臨床症状に基づいているミトコンドリアの構造と機能の変化はあまり理解されていません。ミトコンドリア特異的ローダミン１２３を脈動した細胞のビデオレート共焦点顕微鏡検査に続いて、フォーム因子の自動分析（枝分かれの長さと程度の程度と長さの尺度）、および孤立した複雑な複雑なIxexiencyを持つ患者13人の患者からの皮膚フィブロブラストの一次培養間の顕著な違いの顕著な違いの顕著な違いの数。これらの違いは影響を受けたサブユニットとは無関係でしたが、複雑なIVの活動のプロットは、形式因子またはアスペクト比の数との比率に対して、線形関係を明らかにしました。比較的少ない活動の減少は、フォームファクターの増加に関連しているようであり、数の減少とは決して減少しませんでしたが、Form因子の減少および/または数の増加に関連して比較的大きな減少が発生しました。これらの結果は、複雑なI活性とミトコンドリア構造が、ヒト孤立した複合体I欠乏症に密接に結合されていることを示しています。ミトコンドリアの形態学と病理学的状態における異常との関係をさらに証明するために、異なる変異を有する2人の患者からの線維芽細胞は融合しました。ミトコンドリアネットワークの完全な回復は、ミトコンドリアの形態のこの変化が実際に人間の複雑なI欠乏症と関連していることを実証しました。

Complex I (NADH:ubiquinone oxidoreductase) is the largest multisubunit assembly of the oxidative phosphorylation system, and its malfunction is associated with a wide variety of clinical syndromes ranging from highly progressive, often early lethal, encephalopathies to neurodegenerative disorders in adult life. The changes in mitochondrial structure and function that are at the basis of the clinical symptoms are poorly understood. Video-rate confocal microscopy of cells pulse-loaded with mitochondria-specific rhodamine 123 followed by automated analysis of form factor (combined measure of length and degree of branching), aspect ratio (measure of length), and number of revealed marked differences between primary cultures of skin fibroblasts from 13 patients with an isolated complex I deficiency. These differences were independent of the affected subunit, but plotting of the activity of complex I, normalized to that of complex IV, against the ratio of either form factor or aspect ratio to number revealed a linear relationship. Relatively small reductions in activity appeared to be associated with an increase in form factor and never with a decrease in number, whereas relatively large reductions occurred in association with a decrease in form factor and/or an increase in number. These results demonstrate that complex I activity and mitochondrial structure are tightly coupled in human isolated complex I deficiency. To further prove the relationship between aberrations in mitochondrial morphology and pathological condition, fibroblasts from two patients with a different mutation but a highly fragmented mitochondrial phenotype were fused. Full restoration of the mitochondrial network demonstrated that this change in mitochondrial morphology was indeed associated with human complex I deficiency.