Nuevos mecanismos de control en la homeostasis de dNTPs mitocondriales: Papel de la proteína NDUFA10 en la disponibilidad de dGTP
Els mitocondris necessiten mantenir un contingut en dNTPs adequat per a garantir els processos de replicació i reparació del mtDNA. Per tal d’assegurar la disponibilitat d’aquests dNTPs, les cèl·lules eucariotes disposen de dues vies anabòliques diferenciades: la síntesi de novo i la ruta de salvame...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/674429 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/674429 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Mitcondri Mitocondria Mitochondria dNTPs NDUFA10 Ciències Experimentals 00 |
| Sumario: | Els mitocondris necessiten mantenir un contingut en dNTPs adequat per a garantir els processos de replicació i reparació del mtDNA. Per tal d’assegurar la disponibilitat d’aquests dNTPs, les cèl·lules eucariotes disposen de dues vies anabòliques diferenciades: la síntesi de novo i la ruta de salvament. Les mutacions en gens nuclears que comporten una pertorbació de l’homeòstasi de dNTPs s’associen a defectes en el manteniment del mtDNA, donant lloc a alteracions en la seva quantitat i qualitat. Tradicionalment s’ha adoptat la idea que totes les espècies de dNTPs es troben en proporcions similars i principalment solubilitzades de forma lliure en la matriu mitocondrial, on són disponibles per a les polimerases i altres enzims que participen en els processos de replicació i reparació del mtDNA. No obstant això, nosaltres hem observat que el dGTP està significativament sobrerepresentat en comparació amb la resta de dNTPs en els mitocondris de cèl·lules humanes i de teixits de ratolí. A més, el dGTP hi apareix majoritàriament associat a proteïna, concretament al complex I de la cadena respiratòria, a través de la seva subunitat NDUFA10. NDUFA10 és una subunitat accessòria de complex I per a la qual no s’hi ha descrit una funció específica, però que resulta essencial per al correcte acoblament de l’holoenzim. No obstant això, la NDUFA10 comparteix el domini funcional dNK (domini dNK, PFAM PF01712) amb diverses les desoxirribonucleòsid quinases que participen a la ruta de salvament per a la síntesi de dNTPs, com ara la TK2, dCK o dGK, amb les quals també comparteix una alta identitat de seqüència. Tots aquests enzims catalitzen la fosforilació dels desoxirribonucleòsids utilitzant ATP com a donador de fosfat. Tanmateix, no s’ha descrit cap activitat quinasa associada a la NDUFA10 o al complex I. A partir dels resultats anteriors, vam generar diferents models experimentals per confirmar la unió del dGTP al complex I i aprofundir en l’estudi d’aquesta interacció. Mitjançant la introducció de mutacions dirigides a la NDUFA10 de línies cel·lulars humanes hem localitzat el lloc d’unió del dGTP dins el domini dNK de la proteïna. A més, hem determinat que aquesta unió és altament específica i estable i es dóna en una proporció estequiomètrica 1: 1. D’altra banda, hem generat un model murí amb les mateixes mutacions en el domini dNK de NDUFA10 que havíem introduït en cèl·lules humanes (Ndufa10E160A; R161A / E160A; R161A o NDUFA10KI). A diferència del que passa amb la proteïna humana, les mutacions introduïdes afecten l’estabilitat de la proteïna NDUFA10 murina, i en conseqüència a l’acoblament i funció del complex I. Els animals NDUFA10KI desenvolupen una cardiomiopatia hipertròfica que causa la seva mort entre les setmanes 25-30 de vida, probablement per una alteració greu de la funció oxidativa mitocondrial deguda a la desestabilització de NDUFA10 al cor. Curiosament, aquestes mutacions semblen tenir conseqüències diferents per a l’estabilitat de la proteïna i el complex I en funció de el teixit analitzat, afectant de forma més lleu al cervell. En qualsevol cas, la disrupció de la interacció NDUFA10-dGTP en els animals NDUFA10KI es tradueix en una dràstica reducció en el contingut mitocondrial de dGTP a tots els teixits estudiats, mentre que no s’observen efectes sobre la resta de dNTPs, el que ens permet confirmar in vivo que la interacció amb el dGTP es produeix a nivell del domini dNK de la NDUFA10. Com que afecta una proporció molt important del dGTP mitocondrial, la interacció descrita amb el complex I a través de la seva subunitat NDUFA10 podria suposar un nou mecanisme de control de la disponibilitat de dNTPs, la qual cosa suposa la primera relació directa descrita entre metabolisme oxidatiu i la síntesi de DNA. |
|---|