Efecto de las mutaciones en el ADN mitocondrial sobre la expresión de genes implicados en la función mitocondrial

Abstract

Este trabajo, pretende ofrecer nuevos conocimientos acerca de los mecanismos moleculares que provocan afectación celular en los desordenes mitocondriales provocados por las mutaciones m.14487T>C, m.8993T>G, m.3243A>G y m.8344A>G del ADN mitocondrial. Para conseguir nuestro objetivo, como modelo de estudio se obtuvieron líneas de cíbridos transmitocondriales para las diferentes mutaciones de estudio, las cuales fueron cultivadas en unas condiciones de cultivo que permitiesen manifestar el defecto en el sistema OXPHOS (sistema de fosforilación oxidativa) manteniendo la viabilidad, incluso en aquellas mutaciones que afectan a ARNt. En estas condiciones de cultivo, se estudiaron parámetros que nos permitieron valorar la función mitocondrial como la concentración de lactato, succinato, ATP, ADP, AMP, Adenosina y el potencial de membrana mitocondrial, evidenciando el gran defecto en el sistema OXPHOS causado por las mutaciones que afectan a ARNt no siendo tan evidente en aquellas mutaciones que afectan a subunidades del sistema OXPHOS. Además los estudios de expresión génica realizados nos permitieron identificar la posible activación de procesos autofágicos y apoptóticos como posibles mecanismos moleculares responsables de los desordenes mitocondriales causados por las mutaciones m.3243A>G y m.8344A>G. Así como, evidenciar la no inducción de biogénesis mitocondrial en ninguna de las cuatro mutaciones estudiadas, incluso en aquellas mutaciones que afectan a ARNt con una mayor depleción en el contenido de ATP. Toda la información que se derivó de los estudios de expresión génica, no solo mostró una respuesta transcripcional diferencial entre mutaciones que afectan a ARNt y subunidades sino que además se observó una respuesta nuclear específica para cada una de las mutaciones del ADNmt estudiadas. Poniendo de manifiesto la complejidad de la fisiopatología de las enfermedades mitocondriales. Nosotros en este estudio intentamos poner de manifiesto esta complejidad y a la vez intentar esclarecer los mecanismos fisiopatológicos implicados en las mutaciones estudiadas, en algunos casos, como en las mutaciones en ARNt (gracias a las condiciones de cultivo utilizadas) hemos propuesto posibles mecanismos (que deben ser ratificados) que podrían explicar la degeneración celular causada por estas mutaciones y en otros, como en las mutaciones que afectan a subunidades hemos identificado aspectos a tener en cuenta en la fisiopatología de estas mutaciones.

This work aims to provide new insights into the molecular mechanisms that cause cell involvement in mitochondrial disorders caused by mutations m.14487T>C, m.8993T>G, m.3243A>G and m.8344A>G in mitochondrial DNA. To achieve our goal, as a study model lines cybrids were obtained to study the different mutations, which were grown in culture conditions that allowed the defect state in the OXPHOS system (oxidative phosphorylation system) maintaining the viability, even in those mutations that affect tRNA. In these culture conditions were studied parameters were allowed assess mitochondrial function as the lactate concentration, succinate, ATP, ADP, AMP, adenosine and mitochondrial membrane potential, demonstrating the great defect in the OXPHOS system caused by mutations tRNA affecting not be so apparent in those subunits mutations affecting OXPHOS system. Furthermore gene expression studies allowed us to identify made possible activation of apoptotic and autophagic processes as potential molecular mechanisms responsible for mitochondrial disorders caused by mutations m.3243A>G and m.8344A>G. So as not show the induction of mitochondrial biogenesis in any of the four mutations studied, even those mutations that affect tRNA in a greater depletion of ATP content. All information derived from studies of gene expression, not only showed a differential transcriptional response mutations that affect tRNA and subunits but also showed a specific nuclear response to each of the mitochondrial DNA mutations studied. Noting the complexity of the pathophysiology of mitochondrial diseases. We in this study we manifest this complexity while trying to clarify the pathophysiological mechanisms involved in the mutations studied, in some cases, such as mutations in tRNA (thanks to the culture conditions used) have proposed possible mechanisms (which should be ratified) that may explain the cellular degeneration caused by these and other mutations, such as mutations affecting subunits have identified aspects to consider in the pathophysiology of these mutations.