Generació d'un model de malaltia mitocondrial humana en "Drosophila melanogaster"

• Autores: Tanit Guitart Rodés
• Directores de la Tesis: Antonio Zorzano Olarte (dir. tes.), Lluís Ribas de Pouplana (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2010
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: Marta Camps Camprubi (presid.), Maria Solà Vilarrubias (secret.), Susana de la Luna Gargantilla (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
  • Ciencias de la vida
    • Biología de insectos (entomología)
    • Biología molecular
  • Ciencias médicas
    • Ciencias de la nutrición
      • Metabolismo energético
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  Dipòsit Digital de la UB 
• Resumen

  • Les aminoacil-ARNt sintetases (aaRS) són els enzims encarregats d'aminoacilar els ARN de transferència (ARNt) per tal que puguin ser utilitzats pels ribosomes en el procés de síntesi proteica. La síntesi de les proteïnes codificades en el genoma mitocondrial i constitutives dels complexos de la cadena respiratòria i la fosforilació oxidativa requereixen una maquinària traduccional pròpia de l'orgànul. Per tant, mutacions en els elements que constitueixen l'aparell de traducció genètica mitocondrial poden desencadenar patologies greus en humans. Existeixen malalties mitocondriales humanes causades per mutacions en l'ADN mitocondrial que afecten específicament els ARNt i ARNr i, a més, s'han descrit mutacions en proteïnes mitocondrials codificades en el genoma nuclear, entre les quals es troben mutacions en aaRS mitocondrials. La complexitat de les patologies mitocondrials, degudes a defectes en la síntesi proteica en l'orgànul, justifica la generació de models animals que permetin caracteritzar els efectes de deficiències d'aminoacilació mitocondrial, i el desenvolupament d'estratègies terapèutiques. En base a aquest objectiu, al llarg de la present tesi doctoral hem generat un model de patologia mitocondrial en Drosophila melanogaster amb el propòsit de caracteritzar els efectes d'una deficiència de traducció en l'orgànul com a conseqüència de la manipulació de la seril-ARNt sintetasa mitocondrial (DmSRS2). Els animals sotmesos al silenciament de l'expressió de la DmSRS2, mitjançant l'ARN d'interferència, mostren un descens en els nivells d'ARNtSer mitocondrials aminoacilats. La depleció de la DmSRS2, de manera generalitzada, compromet significativament la viabilitat de l'organisme i, de manera restringida en determinats òrgans i teixits, impedeix el correcte desenvolupament d'aquests. A més, el descens en els nivells de DmSRS2 provoca defectes en la morfologia, en la biogènesi i en la funció mitocondrials, que reprodueixen algunes de les característiques pròpies de malalties mitocondrials humanes. Cal afegir que en el context d'aquest projecte hem descobert una nova proteïna d'insecte homòloga a la seril-ARNt sintetasa mitocondrial (SLIMP), la caracterització de la qual s'ha convertit en un objectiu més d'aquesta tesi doctoral. La llarga història evolutiva de les aaRS explica l'àmplia varietat de funcions associades amb elles, i de proteïnes homòlogues, independents del paper convencional que desenvolupen en la traducció genètica. SLIMP representa una d'aquestes proteïnes, que probablement va sorgir de la duplicació d'una SRS mitocondrial a la base de l'evolució dels metazous, i s'ha mantingut en tots els insectes, en una espècie d'aràcnid i en una d'eriçó de mar. Tot i que SLIMP no desenvolupa una funció com aaRS, reté algunes de les característiques típiques de les SRS mitocondrials, com ho són la conformació dimèrica i la capacitat d'unir específicament els ARNtSer mitocondrials. SLIMP té un paper essencial en D. melanogaster atès que la reducció constitutiva i ubiqua de la seva expressió disminueix la viabilitat, i la depleció restringida en teixits concrets afecta el desenvolupament d'aquests. Proposem que la funció de SLIMP pot estar relacionada amb el metabolisme mitocondrial, ja que la seva depleció produeix greus anormalitats estructurals en l'orgànul, un increment en la biogènesi i una reducció de la capacitat respiratòria mitocondrial. Addicionalment, una dieta enriquida en molècules antioxidants produeix un efecte pal·liatiu en la viabilitat de les mosques sotmeses al silenciament global de SLIMP.