Mitokondriot ovat energia tuottavia soluelimiä, joita on lähes kaikissa aitotumaisissa soluissa. Mitokondriolla on oma rengasmainen genomi, mtDNA, jonka ylläpito vaatii lukuisten tumassa koodattujen proteiinien toimintaa. Mitokondrio-DNA on elintärkeää solun ja koko organismin toiminnalle, ja FM Anu Hankaan väitöskirja pyrkii ymmärtämään mtDNA:n replikaation kudosspesifisyyttä sekä topoisomeraasien roolia tämän pienen mutta tärkeän genomin ylläpidossa.
Koska mitokondrioiden määrä ja toiminta riippuvat paljon solutyypistä, niin mitokondriaalisten proteiinien ekspressiotasot, sekä mitokondriaalisen DNA:n kopiomäärä vaihtelevat suuresti eri kudostyyppien ja elinten välillä. Mitokondrioiden kudosspesifisyys heijastuu myös replikaatiomekanismiin, jota solut käyttävät energian tarpeestaan ja oksidatiivisen stressin tasosta riippuen. Hankaan väitöskirjassa osoitetaan, että käytetty replikaatiomekanismi korreloi kudosten mitokondrio-DNA:n vaurioiden kanssa, ja on siten todennäköisesti sopeutumista kudosten vaihtelevaan oksidatiiviseen ympäristöön.
Yksi ryhmä proteiineja, joiden ekspressiotasoissa oli havaittavissa vaihtelua eri kudosten väillä ovat mitokondriaaliset topoisomeraasit, jotka ovat tärkeitä monissa genomin ylläpitotehtävissä. Mitokondrioissa on neljää eri topoisomeraasia (Top1mt, Top3α, Top2α ja Top2β). Näistä Top1mt on ainoa mitokondrio spesifinen topoisomeraasi, ja sen toimintaa onkin tutkittu laajasti, sen sijaan Top2:n ja Top3α:n tehtävistä mitokondrioissa on huomattavasti vähemmän tietoa. Tässä väitöskirjassa osoitetaan, että Top2β säätelee mitokondrion DNA:n topologiaa ja on välttämätön superkierteiden relaksoinnissa. Top3α sen sijaan ei osallistu pelkästään vastareplikoitujen mtDNA-molekyylien erotukseen, kuten aiemmin on osoitettu, mutta toimii myös replikatiivisena topoisomeraasina läheisessä kontaktissa replisomin kanssa, vapauttaen torsionaalista stressiä replikaatiohaarukan takana.
Mitokondrion mahdollinen bakteeri-alkuperä ja mitokondrioiden proteiinien homologia monien bakteerien vastaavien proteiinien kanssa tekevät mitokondrioista erityisen alttiita antibiooteille, joita käytetään bakteeri-infektioiden yhteydessä. Näillä lääkkeillä onkin havaittu toisinaan vakavia sivuvaikutuksia, jotka johtuvat mitokondrioiden häiriöistä, mutta usein näiden havaittujen vaikutusten taustalla olevia mekanismeja ei tunneta. Yleisesti käytetty antibiootti, siprofloksasiini, häiritsee mtDNA:n replikaatiota inhiboimalla mitokondrion topoisomeraasi 2β:n toimintaa, selittäen siprofloksasiinin käytöstä johtuvia harvinaisia, mutta vakavia sivuvaikutuksia.
FM Anu Hankaan biologian alaan kuuluva väitöskirja Tissue specificity and topoisomerase functions in mitochondrial DNA maintenance tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa 11.12. verkossa. Vastaväittäjänä toimii professori Rudolf Josef Wiesner, Universität zu Köln, Saksa, ja kustoksena dosentti Steffi Goffart, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.
