Pathophysiological role of gelsolin in mitochondrial oxphos disorders.

• Autores: Ana Peñas Pita Da Veiga
• Directores de la Tesis: Cristina Ugalde Bilbao (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 220
• Tribunal Calificador de la Tesis: Rafael Garesse (presid.), Cristòfol Vives Bauzà (secret.), Cecilia Jimenez (voc.), Erika María Fernández Vizarra Bailey (voc.), Ramón Martí Seves (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • A pesar del considerable conocimiento sobre la base genética de las enfermedades mitocondriales OXPHOS (MDs), sus consecuencias fisiopatológicas siguen siendo poco conocidas. Análisis proteómicos previos de nuestro laboratorio mostraron un perfil proteico característico del déficit enzimático del complejo III de la cadena respiratoria mitocondrial (CIII), en el que destacó la sobreexpresión significativa de la Gelsolina citosólica (GSN), proteína del citoesqueleto encargada de la remodelación de los filamentos de actina (Marín-Buera et al., 2015). Además de la isoforma citosólica, GSN presenta una isoforma secretada o plasmática (pGSN), fácilmente detectable en fluidos corporales.

    La primera parte de esta Tesis se ha centrado en la validación de ambas isoformas de GSN como potenciales biomarcadores proteicos para el diagnóstico de las MDs. En particular, hemos confirmado el aumento específico de los niveles de GSN citosólica en mitocondrias aisladas (mGSN) de distintos modelos celulares con déficit OXPHOS, en paralelo a una disminución significativa en los niveles de pGSN en el medio extracelular de las mismas líneas celulares. Consecuentemente, detectamos una ratio mGSN:pGSN significativamente elevada en todos los modelos celulares con déficit del sistema OXPHOS analizados. Estos resultados se extrapolaron a muestras sanguíneas de 9 pacientes diagnosticados previamente con MDs, lo que abre las puertas a una nueva herramienta de diagnóstico para estas enfermedades. Además, la concentración en plasma de pGSN determinada por ELISA fue significativamente baja en una cohorte de 61 pacientes adultos con MD respecto a individuos sanos. Aunque la concentración de pGSN por sí sola no discriminaba las MDs de patologías no mitocondriales, sí presentó una mayor sensibilidad para MDs que el biomarcador FGF-21, sugiriendo que el uso combinado de pGSN con FGF-21 podría mejorar el diagnóstico de las MDs. La segunda parte de esta Tesis se ha centrado en el impacto funcional de la GSN citosólica sobre la fisiopatología de las MDs. En modelos celulares de enfermedad OXPHOS, la GSN se transloca a la membrana externa mitocondrial donde interacciona con la proteína 1 del canal aniónico dependiente de voltaje (VDAC1). La falta de GSN condujo a la acumulación de oligómeros de VDAC1 en paralelo a la inducción de diferentes señales apoptóticas dependiendo del modelo celular usado, como la polimerización de actina, alteraciones en la homeostasis de calcio, la salida del Citocromo c mitocondrial hacia el citosol y el aumento de núcleos apoptóticos, lo que sugiere un papel protector de GSN durante la apoptosis. Análisis funcionales en células HAP1 mostraron que la pérdida completa de GSN impactaba directamente sobre la función mitocondrial, induciendo una ultraestructura mitocondrial aberrante con mayor número de contactos con el retículo endoplásmico y defectos funcionales del sistema OXPHOS, revelados por una disminución significativa de la actividad enzimática del CIII. Estos datos sugieren un papel de GSN en la regulación de la biogénesis y función del CIII a través de mecanismos moleculares aún por dilucidar.