Enfermedades mitocondriales y biogénesis mitocondrial

• Autores: Rebeca Martín Jiménez
• Directores de la Tesis: Yolanda Campos González (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2013
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Margarita Cervera Jover (presid.), Miguel Fernández Moreno (secret.), Ramón Martí Seves (voc.), Joaquín Arenas Barbero (voc.), Miguel Angel Martín Casanueva (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • Las enfermedades mitocondriales son un amplio grupo de cuadros clínicos cuyo nexo de unión es un fallo en el metabolismo oxidativo y por tanto una disfunción en la producción de energía. Como un mecanismo de compensación, ciertas patologías mitocondriales presentan, a nivel histomorfológico en músculo esquelético, una proliferación anormal de mitocondrias, aunque este hallazgo no es imprescindible ni patognomónico de enfermedad mitocondrial. Muchos son los factores endógenos que regulan la biogénesis mitocondrial, tales como el ciclo celular, los niveles de ATP, el potencial de membrana mitocondrial, la morfología de la red mitocondrial y su dinámica a través de los microtúbulos. La alteración en algunos de estos factores ha sido relacionada con un incremento en el número de organelas, aunque en conjunto, se desconoce la secuencia de eventos que dan lugar a este fenómeno.

    El principal objetivo de este trabajo ha sido determinar qué factores están implicados en la alteración de la biogénesis cuando existen mutaciones patogénicas en el ADN mitocondrial. Como modelo de estudio se eligió una mutación asociada a proliferación mitocondrial en músculo esquelético: m.12300G>A, localizada en el gen que codifica el ARNtleu (CUN) y que ha sido descrita por primera vez por nuestro laboratorio asociada a patología en humanos, y la mutación m.8993T>G, presente en el gen que codifica para la subunidad ATPasa6 del complejo V, que no está asociada a alteraciones histoquímicas relacionadas con un incremento de organelas. Valoramos la función mitocondrial en ambas mutaciones, con el fin de determinar si los niveles de ATP, el ¿¿m y los ROS son marcadores diferenciales de la proliferación mitocondrial. Analizamos alteraciones en la red mitocondrial y proteínas implicadas en la fusión y fisión. Estudiamos la relación entre las modificaciones en el grado de acetilación de los microtúbulos y la proliferación mitocondrial, cómo influyen los niveles de ROS en estas modificaciones y como la modulación química de la acetilación induce un incremento de organelas. Y por último evaluamos la influencia del ciclo celular en la proliferación.

    A partir de los resultados obtenidos se ha podido caracterizar molecularmente la mutación del ADNmt, m.12300G>A, asociada a un nuevo fenotipo en humanos, y se ha determinado cómo dicha mutación afecta a la funcionalidad mitocondrial en músculo, fibroblastos y cíbridos transmitocondriales. Del análisis de distintos factores endógenos que afectan a la biogénesis mitocondrial, hemos deducido que, probablemente, sea necesario un sumatorio de varios eventos el que determine por qué se produce proliferación mitocondrial en la mutación m.12300G>A y no en la mutación m.8993T>G. Por un lado, parece que la disminución conjunta de los niveles de ATP y el ¿¿m lleva a la célula a incrementar la autofagia, a fin de eliminar las mitocondrias dañadas. Como consecuencia, podría verse afectado el reciclaje de proteínas como la chaperona Hsp27 y en consecuencia los niveles de la deacetilasa HDAC6, lo que favorecería la modificación de los microtúbulos.

    Por otro lado, la producción significativamente mayor de ROS de la mutación m.12300G>A parece influir paralelamente en el grado de acetilación de ¿-tubulina y en el incremento de la fracción S de OPA1, lo que en conjunto podría estar contribuyendo a favorecer el incremento de la masa mitocondrial observada a través de modificaciones en la red mitocondrial, necesarias para que se produzca este proceso proliferativo. Por último, el aumento de estrés oxidativo parece contribuir también a un retardo en el tiempo de duplicación de la línea celular y un incremento del porcentaje de células en la fase G0/G1 del ciclo, pareciendo este factor correlacionar con el incremento del volumen organelar.