Un nou studiu dezvăluie rolul cheie al proteinelor mitocondriale în regenerarea inimii

Mitocondriile joacă un rol critic în furnizarea energiei necesare pentru buna funcționare a celulelor. În mitocondrii, energia este produsă de lanțul respirator, care constă din cinci complexe numite CI-CV. Aceste complexe se pot asambla în supercomplexe, dar se cunosc puține lucruri despre rolul acestui proces și controlul acestuia.

Noile cercetări examinează mecanismele de asamblare a supercomplexelor și dezvăluie influența semnificativă a factorilor de asamblare mitocondrială asupra regenerării țesutului cardiac. Studiul a fost condus împreună de dr. José Antonio Henriques de la Centrul Național de Cercetare Cardiovasculară (CNIC) și dr. Nadia Mercader de la Universitatea din Berna din Elveția, care este om de știință vizitator la CNIC.

Cercetarea publicată în revista Developmental Cell arată că un membru al familiei de proteine Cox7a joacă un rol fundamental în asamblarea dimerilor CIV și că acest asamblare este esențial pentru funcția mitocondrială adecvată și deci pentru producerea energiei celulare.

Familia de proteine Cox7a include trei membri: Cox7a1, Cox7a2 și Cox7a2l (numit și SCAF1). Studiile anterioare din ambele grupuri au arătat că atunci când CIV conține SCAF1, se asociază puternic cu CIII, formând un supercomplex respirator cunoscut sub numele de respirazom. În aceste studii anterioare, autorii au emis ipoteza că includerea Cox7a2 ar avea ca rezultat formarea de CIV incompetent de asociere, în timp ce moleculele CIV care conțin Cox7a1 s-ar asocia pentru a forma homodimeri CIV. Un nou studiu demonstrează experimental rolul Cox7a1 în formarea acestor homodimeri CIV.

Celula de dezvoltare (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

Lucind la un model de pește zebra, cercetătorii au descoperit că absența Cox7a1 a prevenit formarea dimerilor CIV, iar pierderea acestor dimeri a afectat greutatea și capacitatea de înot a peștilor afectați.

„Cox7a1 se exprimă în principal în celulele musculare striate și țesutul muscular scheletic a fost cel mai afectat de lipsa funcției Cox7a1. Celălalt tip principal de mușchi striat este mușchiul inimii sau miocardul”, a explicat dr. Enriquez.

Cu toate acestea, în timp ce pierderea Cox7a1 în mușchiul scheletic a fost dăunătoare, absența sa în mușchiul cardiac a îmbunătățit răspunsul regenerativ al inimii la răni.

„Acest rezultat arată că aceste proteine joacă un rol cheie în activarea capacității inimii de a se repara după o leziune”, a explicat prima autoare a studiului, Carolina Garcia-Poyatos.

Pentru a înțelege mai bine funcția Cox7a1, cercetătorii CNIC Enrique Calvo și Jesus Vazquez au efectuat un studiu proteomic al mușchiului scheletic și al miocardului peștilor zebra fără Cox7a1. Această analiză a fost extinsă de un studiu de metabolomică realizat de colegii de la Universitatea din Berna. Această analiză comună a evidențiat diferențe semnificative față de peștii nemodificați cu expresia Cox7a1 intactă.

„Aceste rezultate sugerează că moleculele implicate în asamblarea supercomplexelor mitocondriale pot avea efecte semnificative asupra controlului metabolic, deschizând probabil calea către noi tratamente pentru bolile de inimă și alte afecțiuni metabolice”, a spus dr. Mercader.

Potrivit echipei de cercetare, această descoperire reprezintă „un progres semnificativ în înțelegerea mecanismelor celulare implicate în regenerarea cardiacă și poate indica calea către dezvoltarea de terapii menite să promoveze regenerarea cardiacă”.

Autorii concluzionează că factorii de asamblare mitocondrială pot influența semnificativ controlul metabolic.