Amezcua Gil, Javier
Bayona Bafaluy, María Pilar (dir.) ; Montoya Villarroya, Julio (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2023
Abstract: Las enfermedades mitocondriales son un conjunto de desórdenes metabólicos y genéticos en que, sobre todo, se encuentra comprometida la fosforilación oxidativa de las mitocondrias. Además, se caracterizan por ser enfermedades muy heterogéneas desde un punto de vista clínico y genético, influyendo en esto último el hecho de que su etiología puede residir en variantes que ocurran tanto en el mtDNA como en el nDNA. La interpretación de la patogenicidad de una variante genética es un proceso complejo que requiere de la integración de los datos clínicos, análisis bioinformáticos y estudios moleculares. En la presente tesis doctoral se han analizado los fibroblastos de dos pacientes con variantes en genes nucleares que codifican para proteínas mitocondriales: un primer paciente con un cuadro clínico característico de una enfermedad mitocondrial y con las variantes p.A507S (cambio de sentido) y p.K562* (sin sentido) en PNPT1, encontradas en heterocigosis compuesta; un segundo paciente con una clínica que se aleja de la neuromuscular más característica de las enfermedades mitocondriales (presenta, sobre todo, una alteración del metabolismo serotoninérgico) y con la variante de novo p.Q346* (sin sentido) en TEFM, detectada en heterocigosis.
PNPT1 codifica para la PNPasa, proteína que actúa en forma de homotrímero y que, junto a la helicasa SUV3, constituye el degradosoma, principal complejo implicado en la degradación de los mtRNA. Los experimentos llevados a cabo en células del paciente con las variantes en este gen han permitido concluir que dichas mutaciones son patológicas y que constituyen la etiología genética de su enfermedad, ya que derivan en un déficit de la PNPasa que provoca, en última instancia, una disfuncionalidad del sistema OXPHOS. Además, se ha obtenido que la sobreexpresión de PNPT1 es perjudicial para los fibroblastos primarios, si bien en los inmortalizados puede ser capaz de revertir el fenotipo patológico, y que una alteración en los niveles transcripcionales o proteicos de la PNPasa deriva en una regulación de dichos niveles de la helicasa SUV3. Finalmente, los resultados obtenidos han motivado la propuesta de un modelo por el que la PNPasa se encuentra localizada en la matriz mitocondrial, pero con la posibilidad de que pueda estar tanto en forma soluble como anclada por su N-terminal a la membrana interna de las mitocondrias.
TEFM codifica para la proteína homónima, cuya principal función descrita hasta la fecha es la de elongar la transcripción mitocondrial mediante diversos mecanismos con los que apoya a POLRMT en su función, entre los que destacan el aumento de la procesividad de la RNA polimerasa y una función anti-terminadora de la transcripción en CSBII. Los ensayos realizados en células del paciente con la variante en este gen han llevado a concluir que ésta provoca una alteración de la fosforilación oxidativa y abren las puertas a la implicación de TEFM en los mecanismos que relacionan al sistema OXPHOS con los niveles de la serotonina. Además, se ha obtenido que la sobreexpresión de TEFM es tóxica para los fibroblastos, ya que produce una afectación generalizada de todos los parámetros evaluados. Entre ellos, destaca un descenso drástico de la proteína TFAM, unos primers R-loop de tamaño insuficiente para desempeñar su función en el inicio de la replicación y una gran afectación del sistema OXPHOS. Todos estos resultados, junto a los del propio paciente, especialmente al someter a los modelos celulares de estudio a estrés con EtBr, así como los publicados por otros autores, llevan a establecer que la función de TEFM es más compleja que la descrita hasta el momento y que se encuentra condicionada por sus niveles: actúa como un sensor que regula el metabolismo del mtDNA y mtRNA.
Abstract (other lang.):
PNPT1 codifica para la PNPasa, proteína que actúa en forma de homotrímero y que, junto a la helicasa SUV3, constituye el degradosoma, principal complejo implicado en la degradación de los mtRNA. Los experimentos llevados a cabo en células del paciente con las variantes en este gen han permitido concluir que dichas mutaciones son patológicas y que constituyen la etiología genética de su enfermedad, ya que derivan en un déficit de la PNPasa que provoca, en última instancia, una disfuncionalidad del sistema OXPHOS. Además, se ha obtenido que la sobreexpresión de PNPT1 es perjudicial para los fibroblastos primarios, si bien en los inmortalizados puede ser capaz de revertir el fenotipo patológico, y que una alteración en los niveles transcripcionales o proteicos de la PNPasa deriva en una regulación de dichos niveles de la helicasa SUV3. Finalmente, los resultados obtenidos han motivado la propuesta de un modelo por el que la PNPasa se encuentra localizada en la matriz mitocondrial, pero con la posibilidad de que pueda estar tanto en forma soluble como anclada por su N-terminal a la membrana interna de las mitocondrias.
TEFM codifica para la proteína homónima, cuya principal función descrita hasta la fecha es la de elongar la transcripción mitocondrial mediante diversos mecanismos con los que apoya a POLRMT en su función, entre los que destacan el aumento de la procesividad de la RNA polimerasa y una función anti-terminadora de la transcripción en CSBII. Los ensayos realizados en células del paciente con la variante en este gen han llevado a concluir que ésta provoca una alteración de la fosforilación oxidativa y abren las puertas a la implicación de TEFM en los mecanismos que relacionan al sistema OXPHOS con los niveles de la serotonina. Además, se ha obtenido que la sobreexpresión de TEFM es tóxica para los fibroblastos, ya que produce una afectación generalizada de todos los parámetros evaluados. Entre ellos, destaca un descenso drástico de la proteína TFAM, unos primers R-loop de tamaño insuficiente para desempeñar su función en el inicio de la replicación y una gran afectación del sistema OXPHOS. Todos estos resultados, junto a los del propio paciente, especialmente al someter a los modelos celulares de estudio a estrés con EtBr, así como los publicados por otros autores, llevan a establecer que la función de TEFM es más compleja que la descrita hasta el momento y que se encuentra condicionada por sus niveles: actúa como un sensor que regula el metabolismo del mtDNA y mtRNA.
Abstract (other lang.):
Pal. clave: bioquímica ; biología celular ; biología molecular ; patología experimental
Titulación: Programa de Doctorado en Bioquímica y Biología Molecular
Plan(es): Plan 485
Knowledge area: Ciencias
Nota: Presentado: 29 06 2023
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2023
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