Efectos de la regulación hormonal sobre la dinámica mitocondrial y su impacto sobre la localización subcelular de proteínas claves en el transporte de colesterol en células esteroi...

• Autores: Fiore, Ana Zulma
• Año de publicación: 2019
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de maestría
• Colaborador/a o director/a de tesis: Poderoso, Cecilia; Berg, Gabriela; Randi, Andrea; Nowicki, Susana
• Materia: Dinámica mitocondrial; Mfn2; Drp1; Gonadotrofina coriónica; Células MA-10; Proteína tirosina fosfatasas; Acsl4; PKA; Mitochondrial dynamics; Mfn2; Drp1; Chorionic gonadotropin; MA-10 cells; Protein tyrosine phosphatases; Acsl4; PKA; Ciencias de la vida
• Institución: Universidad de Buenos Aires

Although there are numerous studies on the participation of mitochondrial\ndynamics (a balance in fusion/fission events and changes in the subcellular distribution\nof mitochondria) in many key cellular processes, as well as in various human pathologies,\na possible role of the mitochondria dynamics in the efficient production of steroids has\nbeen little explored. Mitochondria are central organelles during the synthesis of steroids,\nsince the first common step in this synthesis is the transport of cholesterol from the\ncytoplasm to the internal mitochondrial membrane, a step that limits steroidogenesis.\nThis step is regulated by multiple mechanisms, such as the induction of an enzyme, Acyl-\nCoA synthetase type 4 (Acsl4), its location in membranes of endoplasmic reticulum\nlinked to mitochondria (MAM) and the presence of the Steroidogenic Acute Regulatory\nprotein (StAR) and occurs in an acute stage and a chronic one. In the mitochondria and\nthe endoplasmic reticulum are multiple enzymes necessary to produce the final steroid\nhormone, so the study of mitochondrial dynamics in steroid-producing cells is of great\ninterest. In our laboratory, we have started a few years ago in the study of mitochondrial\ndynamics in steroid-producing tissues. We have described that PKA-dependent\nhormonal stimulation promotes the fusion of mitochondria in a time-dependent manner,\nin the line of murine Leydig cells, MA-10. In this thesis work, we continued with our\nprevious studies and showed that hormonal stimulation with the trophic hormone\nchorionic gonadotrophin (hCG) or an analog of the second messenger of the hormone,\n8Br-cAMP, positively regulates the mitochondrial levels of Mitofusin 2 (Mfn2), a key\nprotein in the fusion of mitochondria. This modulation is maintained until 24 h of\nstimulation, being important in the chronic stage of the hormonal regulation of\nsteroidogenesis. This increase depends on the expression of a phosphatase, SHP2,\nwhich we have already described as a key enzyme in mitochondrial fusion. We also\ndemonstrate in this work the hormonal modulation of OPA-1, a protein that participates\nin the fusion of mitochondrial crests. In line with these results, we detected that the\nDynamin-related protein (Drp1), the protein involved in fission, increases its levels in\nmitochondria with hormonal stimulation, observing that this protein is phosphorylated in\nmitochondria of MA-10 cells, which can decrease its pro-fission activity. This leads to a\nnet balance towards mitochondrial fusion. Hormonal stimulation promotes the mitochondrial localization of different enzymes, as we have already described, and in\nparticular, in this work we have observed that the presence of Mfn2 is necessary for the\nexpression and localization of Acsl4, whereas the mitochondrial localization of PKA does\nnot depend on Mfn2. It is concluded that the fusion could therefore be a mechanism for\nsome proteins to associate correctly with the mitochondria. These discoveries highlight\nthe importance of the reorganization of organelles in specialized cells, which drives the\nexploration of the impact that this dynamic has on biological processes that include,\namong others, the synthesis of steroids.
Fil: Fiore, Ana Zulma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, Argentina
Aunque existen numerosos estudios sobre la participación de la dinámica\nmitocondrial (un equilibrio en los eventos de fusión/fisión y los cambios en la\ndistribución subcelular de las mitocondrias) en muchos procesos celulares claves, así\ncomo en diversas patologías humanas, un posible rol de la dinámica de mitocondrias en\nla producción eficiente de esteroides ha sido poco explorado. Las mitocondrias son\norganelas centrales durante la síntesis de esteroides, dado que el primer paso común a\ndicha síntesis es el transporte de colesterol desde el citoplasma a la membrana\nmitocondrial interna, paso limitante en la esteroidogénesis. Este paso está regulado por\nmúltiples mecanismos, como la inducción de una enzima, Acil-CoA sintetasa de tipo 4\n(Acsl4), su localización en membranas de retículo endoplásmico unidas a mitocondrias\n(MAM) y la presencia de la Steroidogenic Acute Regulatory protein (StAR) y ocurre en\nuna etapa aguda y otra crónica. En las mitocondrias y el retículo endoplásmico se hallan\nmúltiples enzimas necesarias para producir la hormona esteroide final, por lo que el\nestudio de la dinámica mitocondrial en células productores de esteroides, resulta de\nsumo interés. En nuestro laboratorio hemos comenzado desde hace unos años en el\nestudio de la dinámica mitocondrial en tejidos productores de esteroides. Hemos\ndescripto que la estimulación hormonal dependiente de PKA promueve la fusión de\nmitocondrias de manera dependiente del tiempo, en la línea de células de Leydig\nmurinas, MA-10. En el presente trabajo de tesis, continuamos con nuestros estudios\nprevios y demostramos que la estimulación hormonal con la hormona trófica\ngonadotrofina coriónica (hCG) o un análogo del segundo mensajero de la hormona, 8Br-\nAMPc, regula positivamente los niveles mitocondriales de Mitofusina 2 (Mfn2), una\nproteína clave en la fusión de mitocondrias. Esta modulación se mantiene hasta las 24hs\nde estimulación, teniendo importancia en la etapa crónica de la regulación hormonal de\nla esteroidogénesis. Este aumento depende de la expresión de una fosfatasa, SHP2, la\ncual ya habíamos descripto como una enzima clave en la fusión mitocondrial. También\ndemostramos en este trabajo la modulación hormonal de OPA-1, una proteína que\nparticipa en la fusión de las crestas mitocondriales. En línea con estos resultados,\ndetectamos que la Dynamin-related protein (Drp1), la proteína involucrada en la fisión,\naumenta sus niveles en mitocondria con la estimulación hormonal observando que esta proteína se fosforila en mitocondria de células MA-10, lo cual puede disminuir su\nactividad pro-fisión. Esto conlleva a un balance neto hacia la fusión mitocondrial. La\nestimulación hormonal promueve la localización mitocondrial de diferentes enzimas,\ncomo ya hemos descripto, y en particular en este trabajo hemos observado que, la\npresencia de Mfn2 es necesaria para la expresión y localización de Acsl4, mientras que\nla localización mitocondrial de PKA no depende de Mfn2. Se concluye que la fusión por\nlo tanto podría ser un mecanismo para que algunas proteínas se asocien correctamente\ncon la mitocondria. Estos descubrimientos resaltan la importancia de la reorganización\nde organelas en células especializadas, lo que impulsa la exploración del impacto que\ntiene dicha dinámica en los procesos biológicos que incluyen, entre otros, la síntesis de\nesteroides.
Magíster de la Universidad de Buenos Aires en Biología Molecular Médica