Fernando Galán Galán

Profesor Titular de Medicina
Especialista en Medicina Interna
Experto en Miopatía Mitocondrial del Adulto
Fibromialgía y Síndrome de Fatiga crónica
BLOG

Papel crítico de la AMP - activada proteína quinasa (AMPK) en el equilibrio entre mitofagia y la biogénesis mitocondrial en la enfermedad MELAS.

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3er Meeting of the Spanish Autophagy Group

Workshop at XVI Congress of the Spanish Society for Cell Biology

Sevilla, 28-29 June, 2015

Critical role of AMP-activated protein kinase in the balance between mitophagy and mitochondrial biogenesis in MELAS disease

Juan Garrido-Maraver 1 , Mario D. Cordero 2 , Marina Villanueva Paz 1 , Rafael Lema 1

, Manuel Oropesa-Ávila 1 , Mario de la Mata 1 , Ana Delgado Pavón 1 , Isabel de Lavera 1

, Elizabet Alcocer-Gómez 1 , Fernando Galán 3, Patricia Ybot 4, David Cotán 1 , Sandra Jackson

5  and José A. Sánchez-Alcázar 1*.

1 Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), and Centro de Investigación Biomédica en Red: Enfermedades Raras, Instituto de Salud Carlos III, Universidad Pablo de Olavide-Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Sevilla 41013.

2 Facultad de Odontología. Universidad de Sevilla, Sevilla 41009.

3 Hospital Universitario Virgen Macarena, Sevilla 41007.

4 Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS)-CSIC, Hospital Virgen del Rocío, Sevilla 41013.

5 Department of Neurology, Uniklinikum C. G. Carus, Dresden, Germany.

 

MELAS syndrome is a mitochondrial disorder that is caused mainly by the m.3243A>G mutation in mitochondrial DNA. In this work, we report on how the severity of pathophysiological alterations is differently expressed in fibroblasts derived from patients with MELAS disease. We evaluated mitochondrial biogenesis and mitophagy activation which are the main mechanisms regulating the degradation and genesis of mitochondrial mass in MELAS fibroblasts and transmitochondrial cybrids. Our results suggest a critical balance between both processes which makes possible the expression of different degrees of pathological severity among MELAS fibroblasts cell lines according to their heteroplasmy load and AMP-activated protein kinase (AMPK) activation. AMPKactivators such as 5-aminoimidazole-4-carboxamide 1-β−Dribofuranoside (AICAR) or coenzyme Q10 (CoQ) increased peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PGC-1α nuclear translocation, mitochondrial biogenesis, antioxidant enzymes, autophagic flux and improved pathophysiological alterations in MELAS fibroblasts. Our findings support the hypothesis that mitochondrial biogenesis works as a compensatory mechanism in response to mitophagic degradation of dysfunctional mitochondria and point out that AMPK is an important player in this balance.

 TRADUCCIÓN

Papel crítico de la AMP - activada proteína quinasa (AMPK)  en el equilibrio entre mitofagia y la biogénesis mitocondrial en la enfermedad MELAS.

El Síndrome de MELAS es un trastorno mitocondrial que es causado principalmente por la mutación m.3243A> G en el ADN mitocondrial. En este trabajo, informamos sobre cómo la gravedad de las alteraciones fisiopatológicas se expresa de forma diferente en los fibroblastos procedentes de pacientes con enfermedad MELAS. Evaluamos la biogénesis mitocondrial y la activación de la mitofagia, que son los principales mecanismos que regulan la degradación y la génesis de la masa mitocondrial en fibroblastos MELAS y cíbridos transmitocondriales.

Nuestros resultados sugieren un equilibrio crítico entre ambos procesos que hace posible la expresión de diferentes grados de gravedad patológica entre líneas celulares de fibroblastos de MELAS de acuerdo con su carga  de heteroplasmia  y AMP - activada proteína quinasa (AMPK) de activación.  Activadores AMPK tales como 5-aminoimidazol-4-carboxamida 1-β-Dribofuranoside (AICAR) o la coenzima Q10 (CoQ) aumentaron el proliferador de peroxisoma - receptor alfa activado (PGC-1α) translocación nuclear, la biogénesis mitocondrial, las enzimas antioxidantes  y el flujo autofágico, mejorando las alteraciones fisiopatológicas en fibroblastos MELAS.

Síndrome MELAS (encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica y episodios parecidos a un accidente cerebrovascular)