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

Mitocondriile joacă un rol esențial în furnizarea energiei necesare pentru funcționarea corectă a celulelor. În mitocondrii, energia este produsă de lanțul respirator, care este format din cinci complexe, denumite CI-CV. Aceste complexe se pot asambla în supercomplexe, dar se cunosc puține lucruri despre rolul acestui proces și controlul său.

Noul studiu examinează mecanismele de asamblare a supercomplexelor și relevă un impact semnificativ al factorilor de asamblare mitocondrială asupra regenerării țesutului cardiac. Studiul a fost condus în colaborare de Dr. José Antonio Enríquez de la Centrul Național de Cercetare Cardiovasculară (CNIC) și Dr. Nadia Mercader de la Universitatea din Berna, Elveția, cercetător invitat la CNIC.

Un studiu publicat în revista Developmental Cell arată că membrul familiei de proteine Cox7a joacă un rol fundamental în asamblarea dimerilor CIV și că această asamblare este esențială pentru buna funcționare a mitocondriilor și, prin urmare, pentru producerea de energie celulară.

Familia de proteine Cox7a include trei membri: Cox7a1, Cox7a2 și Cox7a2l (numit și SCAF1). Studiile anterioare efectuate de ambele grupuri au arătat că, atunci când CIV conține SCAF1, acesta se asociază puternic cu CIII, formând un supercomplex respirator cunoscut sub numele de respirasom. În aceste studii anterioare, autorii au emis ipoteza că includerea Cox7a2 ar duce la un CIV care nu se poate asocia, în timp ce moleculele CIV care conțin Cox7a1 s-ar asocia pentru a forma homodimeri CIV. Noul studiu demonstrează experimental un rol al Cox7a1 în formarea acestor homodimeri CIV.

Celulă de Dezvoltare (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

Lucrând cu un model de pește zebră, cercetătorii au descoperit că absența Cox7a1 a împiedicat formarea dimerilor CIV, iar pierderea acestor dimeri a afectat greutatea și capacitatea de înot a peștilor afectați.

„Cox7a1 este exprimată în principal în celulele musculare striate, iar țesutul muscular scheletic a fost cel care a suferit cel mai mult de lipsa funcției Cox7a1. Celălalt tip major de mușchi striat este mușchiul cardiac 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 cardiac la leziuni.

„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-Pojatos.

Pentru a explora în continuare funcția genei Cox7a1, cercetătorii CNIC Enrique Calvo și Jesús Vásquez au efectuat un studiu proteomic al mușchilor scheletici și miocardului la peștii zebră cărora le lipsește Cox7a1. Această analiză a fost completată de un studiu metabolomic realizat de colegii de la Universitatea din Berna. Această analiză combinată a relevat diferențe semnificative față de peștii nemodificați cu expresie intactă a genei Cox7a1.

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

Potrivit echipei de cercetare, această descoperire reprezintă „un pas semnificativ înainte în înțelegerea mecanismelor celulare implicate în regenerarea cardiacă și ar putea deschide calea către dezvoltarea unor terapii care vizează stimularea regenerării cardiace”.

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