Las mitocondrias son las baterías generadoras de energía de las células, pero también realizan otras funciones críticas, incluida la protección de las células contra la sobrecarga de calcio, una causa importante de muerte celular en ciertas enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas. Subyacente a este mecanismo de seguridad se encuentra un complejo de proteínas conocido comoel mitocondrial Ca2 + uniporter MCU. Nuevo trabajo realizado por científicos de la Facultad de Medicina Lewis Katz de la Universidad de Temple LKSOM muestra con precisión cómo las proteínas MCU se unen para efectuar la absorción de calcio, arrojando nueva luz sobre el papel fisiológico del complejo MCU y susimportancia para la bioenergética celular.
Según el investigador principal del estudio, Muniswamy Madesh, PhD, Profesor Asociado en el Centro de Investigación Traslacional y el Departamento de Genética Médica y Bioquímica Molecular en LKSOM, cómo los diversos componentes de MCU se ensamblan y funcionan como una unidad ha sido unamisterio. Sin embargo, el conocimiento de cómo se unen es vital para comprender la actividad de MCU.
"Las mitocondrias absorben calcio en la célula a través del uniportador", explicó el Dr. Madesh. "Este proceso es esencial para la supervivencia celular. Cuando falla la absorción mitocondrial de calcio, se inicia un proceso de degradación intracelular conocido como autofagia". La autofagia permite a las célulasequilibra las fuentes de energía en momentos de estrés y se desencadena por el exceso de calcio y el estrés oxidativo inducido por calcio, factores que también pueden activar las vías de muerte celular.
En el nuevo estudio, publicado en línea el 12 de mayo en la revista Informes de celda , el Dr. Madesh y sus colegas muestran que MCUR1, un regulador uniportador, actúa como un andamiaje para el complejo MCU, uniéndose tanto a MCU como a una proteína conocida como regulador esencial de MCU EMRE. MCU y EMRE trabajan en conjunto para proteger las células desobrecarga de calcio, lo que no podrían hacer sin la función coordinadora de MCUR 1. Los ratones que carecían de MCUR1 exhibieron deficiencias en la absorción mitocondrial de calcio, lo que resultó en una crisis bioenergética mitocondrial, en la que se redujo la producción de energía celular. En las células endoteliales vasculares, los investigadores fueroncapaz de mostrar que la pérdida de MCUR1 conduce específicamente a una reducción de la migración celular y a un aumento de la autofagia. La migración de las células endoteliales es necesaria para el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos.
"MCUR1 funciona como coreógrafo, reuniendo los componentes estructurales del complejo MCU", explicó el Dr. Madesh. "Este papel para MCUR1 probablemente tiene implicaciones importantes para mejorar nuestra comprensión de las enfermedades en las que la disfunción mitocondrial es una característica central".
La sobrecarga de calcio y el mal funcionamiento mitocondrial son las principales causas de daño celular sostenido durante el ataque cardíaco y el accidente cerebrovascular, y son factores importantes en la lesión celular en la enfermedad neurodegenerativa. Se desconoce si las mutaciones que afectan la función MCUR1 están involucradas en las alteraciones mitocondriales observadas en estas enfermedades.
El Dr. Madesh y sus colegas planean a continuación investigar los efectos de la activación de moléculas pequeñas de MCUR1. El ensamblaje del complejo MCU se ve interrumpido por mutaciones en las regiones de unión de MCUR1 / MCU. Sin embargo, las moléculas pequeñas pueden promover el ensamblaje del complejo MCU a pesar depresencia de estas mutaciones. En teoría, las aplicaciones terapéuticas de MCUR1 aumentarían la absorción de calcio y restablecerían los niveles de energía celular.
Sin embargo, según el Dr. Madesh, "ajustar el nivel de actividad de MCUR1 será clave. La absorción de calcio mitocondrial es esencial, pero inducir una sobrecarga de calcio en los orgánulos puede tener consecuencias drásticas para la función celular y la supervivencia".
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Materiales proporcionados por Sistema de salud de la Universidad de Temple . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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