Regulación de la expresión de genes nucleares que afectan la función mitocondrial: Rol de las proteínas que participan en la vía de biosíntesis de FERROSULFOPROTEÍNAS

GOMEZ-CASATI, D.F.; BUSI, M.V.; ZABALETA, E; CLEMENTE, M; MALIANDI, M.V; RIUS, SP; ARAYA, A.

Santa Rosa, La Pampa

Congreso; XXV Reunión Argetina de Fisología Vegetal; 2004

Sociedad Argentina de Fisiología Vegetal

La biogénesis de mitocondrias involucra mecanismos precisos que aseguran el correcto funcionamiento y ensamblaje de los complejos multiprotéicos responsables de los procesos de producción oxidativa de energía. EN la biogénesis de dichos complejos, a excepción del CII, están involucrados dos genomas: el nuclear y mitocondrial. Dado que los productos de los dos genomas deben interactuar en la formación de complejos multiprotéicos, se postula como necesaria una fina coordinación de la expresión de ambos genomas para la correcta función mitocondrial. Nuestro interés en las vías de comunicación núcleo-mitocondria nos condujo a desarrollar un modelo de estudio basado en una disfunción mitocondrial inducida. En este sistema, la deficiencia mitocondrial activa un cierto número de genes nucleares, en particular tres genes del complejo CI así como algunos factores asociados, cuya función está por determinarse.  Un modelo interesante para el estudio de los mecanismos de control inter-organelar lo constituye el ensamblado de las proteínas mitocondriales Fe-S, ya que la maduración de estas proteínas es una de las funciones esenciales de la mitocondria. Dichas moléculas participan en varias funciones celulares, como por ejemplo, formando parte de los complejos respiratorios CI, CII y CIII y algunas proteínas de la matriz mitocondrial. Es imprescindible entonces, que exista una fina regulación de la formación y el correcto ensamblado de los grupos Fe-S en estas proteínas, ya que su acumulación en exceso puede resultar en daño celular.  El objetivo general del grupo de trabajo es identificar las señales de comunicación entre núcleo y mitocondria en plantas superiores y determinar los mecanismos utilizados para esta función. Por lo tanto, las proteínas y ligando que participan en el ensamblaje de los complejos  mitocondriales son buenos candidatos para este rol. Enfocamos nuestro estudio en las proteínas Fe-S, con especial interés en las proteínas que regulan el ensamblaje de los complejos respiratorios de la membrana interna de la mitocondria. Recientemente hemos identificado el gen ATFH, homólogo de frataxina, de A.thaliana. Esta proteína mitocondrial, codificada en el genoma nuclear, podría tener un papel importante en la síntesis y/o regulación del ensamblaje de proteínas Fe-S funcionales debido a que se observó que en células de levadura esta proteína es requerida para el mantenimiento de los niveles normales de hierro y la respiración celular. ATFH está altamente conservada desde bacterias a animales y se ha sugerido que podría jugar un papel similar en todos los organismos, pero su función permanece aún sin dilucidarse. El patrón de expresión muestra una inducción en tejidos florales (tejidos con alta demanda energética). En plantas u-atp9, las cuales muestran una disfunción mitocondrial, esta proteína está aún más inducida. Los resultados de complementación de función, análisis de mutantes nulas atfh (-) y actividad de enzimas Fe-S sugieren la participación de ATFH en la respiración mitocondrial, en la actividad de la enzimas Fe-S y, posiblemente, en el ensamblaje de la membrana interna de mitocondrias.