Inducción de autofagia por estrés en el retículo endoplasmático y por metales pesados en Chlamydomonas Reinhardtii y su conexión con estrés oxidativo
- Autores: Marta Pérez Martín
- Directores de la Tesis: José Luis Crespo González (dir. tes.), Francisco Javier Florencio Bellido (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Número de páginas: 166
- Tribunal Calificador de la Tesis: Agustín Vioque Peña (presid.), Jesús de la Cruz Díaz (secret.), David González Ballester (voc.), Cecilia Gotor Martínez (voc.), Ricardo Escalante Hernández (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
TÍTULO: Inducción de autofagia por estrés en el retículo endoplasmático y por metales pesados en Chlamydomonas reinhardtii y su conexión con estrés oxidativo.
La autofagia es un proceso mediante el cual la célula recicla material interno para la obtención de nutrientes en condiciones de estrés ambiental y/o nutricional y cuya función es esencial tanto para la adaptación a dichas condiciones adversas como para ciertos procesos de desarrollo y diferenciación celular (Reggiori y Klionsky 2002). Tanto la maquinaria de proteínas que lleva a cabo la autofagia, denominadas proteínas ATG (AuTophaGy), como las rutas de señalización que la regulan parecen estar evolutivamente conservadas (Díaz-Troya et al., 2008b). La cascada de señalización TOR (Target Of Rapamycin) es uno de los principales reguladores de la autofagia en respuesta a estrés nutricional y se encuentra conservada en eucariotas (Wullschleger et al., 2006). La autofagia ha sido descrita en plantas a nivel molecular con la caracterización de algunas proteínas ATG (Liu et al., 2012), aunque aún no se conocen bien los mecanismos moleculares que regulan este proceso en organismos fotosintéticos.
Se ha demostrado que la maquinaria de autofagia está conservada en el alga modelo Chlamydomonas reinhardtii (Díaz-Troya et al., 2008b) y que dicho proceso se induce en condiciones de estrés tales como la limitación de nitrógeno o carbono y el estrés oxidativo (Pérez-Pérez et al., 2010). Además, también se ha descubierto por primera vez en un organismo fotosintético que la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS: Reactive Oxygen Species) generadas en el cloroplasto como consecuencia de un estrés foto-oxidativo provocan una acentuada activación de la autofagia en Chlamydomonas (Pérez-Pérez et al., 2012).
Entre las condiciones de estrés que inducen la autofagia, cabe destacar el estrés en el Retículo Endoplasmático (RE) y el estrés oxidativo. El estrés en el RE es un desequilibrio entre la carga de proteínas no plegadas que entran en orgánulo y su capacidad para procesarlas. Por otro lado, el estrés oxidativo es un desequilibrio entre las especies reductoras y oxidantes que se encuentran en las células para mantener su ambiente reductor, resultando en un aumento de ROS. Estas especies reaccionan con mucha facilidad, tanto con proteínas y lípidos como con ácidos nucleicos de las células, generando importantes daños. ROS puede producirse en las células por distintos mecanismos y a partir de distintos orgánulos. A diferencia del resto de organismos, los organismos fotosintéticos cuentan además con el cloroplasto como importante fuente de ROS.
Algunos estudios realizados en diversidad de organismos han establecido evidencia experimental de la conexión entre el estrés en el RE y la formación de ROS. El propio RE genera ROS debido a la formación de los puentes disulfuro (Malhotra et al., 2007). Además, también se ha asociado el estrés en el RE a la producción de ROS por parte de la mitocondria (Appenzeller-Herzog 2011) y de las NADPH oxidasas (Li et al., 2010). Sin embargo, el estrés en el RE y el estrés oxidativo han sido relacionados únicamente en levaduras y células de mamíferos y se desconoce su posible conexión en organismos fotosintéticos. Actualmente, el conocimiento que se tiene del RE en Chlamydomonas es muy limitado, aunque se ha demostrado que este orgánulo parece tener un papel importante en la regulación de la ruta de señalización TOR (Díaz-Troya et al., 2008a) y que el estrés en dicho orgánulo induce la autofagia (Pérez-Pérez et al., 2010).
En esta Tesis Doctoral se demuestra que el estrés en el retículo endoplasmático generado por tunicamicina, ditiotreitol o tapsigargina induce la autofagia en Chlamydomonas y que se genera además estrés oxidativo. También se demuestra que el estrés oxidativo generado como consecuencia del estrés en el retículo endoplasmático participa en la inducción de autofagia, ya que si se suprime el estrés oxidativo con un antioxidante disminuye la activación de la autofagia mientras se mantienen los niveles de estrés en el retículo endoplasmático.
Por otro lado, también se conoce que ciertos metales generan estrés oxidativo en las células, ya que son capaces de donar y aceptar electrones y, por tanto, pueden generar ROS. De hecho, la mayoría de enzimas que producen ROS en las células contienen algún átomo metálico. En organismos fotosintéticos, se ha observado que plantas que hiperacumulan níquel presentan mayores niveles del antioxidante glutatión (Jhon L. Freeman et al., 2004), lo que conecta el metal con el estrés oxidativo. No obstante, la inducción de la autofagia por metales se ha estudiado muy poco hasta el momento.
En esta Tesis Doctoral se demuestra que algunos metales pesados inducen la autofagia en Chlamydomonas, aunque no cualquier metal activa dicho proceso degradativo. Además, se demuestra que el níquel produce estrés oxidativo y que dicho estrés oxidativo está implicado en la inducción de autofagia por el metal, ya que la supresión de dicho estrés oxidativo con un antioxidante disminuye la activación de la autofagia.
Por tanto, los resultados de esta Tesis sugieren la existencia de una conexión en organismos fotosintéticos entre estrés oxidativo e inducción de autofagia en respuesta a otros tipos de estrés, tales como el estrés en el retículo endoplasmático o la toxicidad inducida por metales.
BIBLIOGRAFÍA:
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