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Papel de la proteína de unión a actina Gelsolina en disfunción mitocondrial OXPHOS

Fecha de lectura: 2023-09-18 Centro: | ID: 10486/712742

Autor/a: Illescas García, María

Director/a: Ugalde Bilbao, Cristina ; Formentini, Laura

Resumen

Esta Tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 18-03-2025 (General); El papel del citoesqueleto de actina en la regulación del metabolismo mitocondrial es un campo de investigación en auge, sin embargo, se desconocen los mecanismos moleculares subyacentes. Se ha demostrado que proteínas de unión a actina, como Gelsolina (GSN), participan en la fisiopatología de los trastornos mitocondriales del sistema de fosforilación oxidativa (OXPHOS) a través de mecanismos aún por definir. En modelos celulares humanos de enfermedad mitocondrial, la isoforma citosólica de GSN se transloca a la membrana mitocondrial externa como una respuesta protectora al fallo OXPHOS, donde interactúa con el canal de aniones dependiente de voltaje 1 (VDAC1) para bloquear la salida al citosol del citocromo c, promoviendo así respuestas de supervivencia celular. Esta Tesis busca profundizar en los mecanismos que influyen en la inesperada función mitocondrial de GSN en condiciones de salud y enfermedad. Con el fin de estudiar si la pérdida de GSN impacta sobre la función mitocondrial, se deplecionó funcionalmente GSN en líneas celulares humanas (GSN-KO) mediante la técnica de edición genómica CRISPR-Cas9. En ausencia de GSN, las células HEK293T presentaron una ultraestructura mitocondrial aberrante, con un mayor número y longitud de contactos mitocondria-retículo endoplásmico (MERCSs) y una expresión alterada de proteínas involucradas en la dinámica mitocondrial. Asimismo, la pérdida de GSN cursó con un fallo del sistema OXPHOS evidenciado por una tasa de crecimiento menor en galactosa, la disminución específica de la actividad enzimática del complejo III (CIII), una reducción de los niveles del dímero del complejo III libre (CIII2) y un retraso en el ensamblaje del respirasoma. El análisis proteómico de las células GSN-KO marcadas con SILAC reveló una disminución significativa en los niveles estacionarios de dos factores de ensamblaje del CIII con respecto a las células control: HIGD1A y BRAWNIN (BRW). El rescate fenotípico de células GSN-KO con GSN exógena restauró la actividad enzimática del CIII y los niveles del CIII2 en las células GSN-KO, así como los niveles proteicos de BRW y HIGD1A. La sobreexpresión independiente de cada uno de estos factores de ensamblaje también aumentó la actividad del CIII , sin alterar los niveles basales de GSN en células control. Estos resultados sugieren que GSN controla la biogénesis y función del CIII a través de la regulación de los factores de ensamblaje BRW y HIGD1A. Por último, el silenciamiento de Gsn en mioblastos control de ratón C2C12 reprodujo el fallo OXPHOS, específico del CIII, observado en las células GSN-KO HEK293T. Sin embargo, el silenciamiento de Gsn en células C2C12 deplecionadas en Brw (Brw-KO) indujo una estabilización general de las estructuras del CIII, lo que sugiere una relación funcional entre Gsn y Brw en el control de la biogénesis y función del CIII (Summary)

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