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Los investigadores destapan el nuevo camino de reciclaje mitocondrial que se puede conectar a la enfermedad de Parkinson

Los científicos han sabido de largo que las células vivas son recicladores del capitán, analizando constante viejas piezas y construyéndolas de reserva en las nuevas máquinas moleculares. Ahora, los investigadores en los institutos de Gladstone han hechado una ojeada a una mirada más atenta el ciclo vital de las centrales eléctricas celulares generadoras de energía; mitocondrias llamadas; dentro de las neuronas, y cómo puede ser que sean recicladas. Mostraron que los genes se asociaron a los papeles dominantes del juego de la enfermedad de Parkinson en este proceso.

Este trabajo nos da discernimiento sin precedente en el ciclo vital de las mitocondrias y cómo son recicladas por las proteínas dominantes que, cuando está transformado, la enfermedad de Parkinson de la causa. Sugiere que el reciclaje mitocondrial sea crítico a mantener las mitocondrias sanas, y las desorganizaciones a este proceso pueden contribuir al neurodegeneration.”

Ken Nakamura, Doctor en Medicina, doctorado, investigador del socio de Gladstone, el autor mayor del estudio

Subdivisión de las mitocondrias dañadas

En la mayoría de las células, las mitocondrias dañadas se descomponen en un proceso conocido como mitophagy, que es iniciado por dos proteínas, PINK1 y Parkin. Las mutaciones en estas mismas proteínas también causan formas hereditarias de la enfermedad de Parkinson. Mientras que el papel de PINK1 y de Parkin en mitophagy se ha estudiado pesado en muchos tipos de la célula, ha sido no entendible si acto de estas proteínas la misma manera en neuronas; el tipo de neuronas que mueren en la enfermedad de Parkinson. De hecho, las neuronas tienen necesidades energéticas inusualmente altas y sus mitocondrias son mucho más resistentes a la degradación por Parkin que ésas en otros tipos de la célula.

En el nuevo estudio publicado en la ciencia del gorrón las mitocondrias seguidas grupo avance, de Nakamura dentro de las neuronas vivas y examinadas cómo PINK1 y Parkin afectaron a su destino.

Pero las mitocondrias son pequeñas y se mueven dentro de las células, fundiendo con uno a o partiendo con frecuencia en dos, que los hace difíciles rastrear.

“Tuvimos que desarrollar una nueva manera de rastrear las mitocondrias individuales durante largos periodos del tiempo, casi un día entero,” dice Zak dórico, un estudiante de tercer ciclo en Gladstone y Uc San Francisco (UCSF) y al co-primer autor del nuevo estudio. “Conseguir esa técnica en servicio era muy un reto.”

Los científicos también utilizaron un método que permitió que generaran las mitocondrias grande-que-normales, haciéndolas más fáciles ver bajo un microscopio.

Encontraron que las proteínas de Parkin cercadas dañaron las mitocondrias y las apuntaron para la degradación, demostrando que el comienzo mitophagy en neuronas igual que en la otra célula pulsa. Pero los gracias a su nueva aproximación, podrían mirar el proceso revelar con gran detalle. Por ejemplo, documentaron los pasos iniciales dominantes en los cuales dañó, las mitocondrias Parkin-revestidas funden con otros componentes dentro de la célula para formar las estructuras de mitocondria-degradación llamadas los mitolysosomes.

“Podíamos visualizar estos pasos en un nivel que no se ha hecho antes en ningún tipo de la célula,” decimos a Nakamura, que es también profesor adjunto de la neurología en UCSF.

La alta resolución de su aproximación permitirá que entiendan con la gran precisión cómo Parkin y PINK1 afectan a la degradación mitocondrial en la enfermedad de Parkinson.

Una nueva clase de reciclaje

Los investigadores entonces examinaron las fases posteriores de mitophagy, vigilando qué suceso a las mitocondrias en los mitolysosomes.

“Hasta ahora, nadie ha conocido qué suceso al lado de estos mitolysosomes,” dice a Nakamura.

Hasta ahora, los científicos habían asumido que los mitolysosomes analizan rápidamente en las moléculas que la célula puede reutilizar para construir las nuevas mitocondrias a partir de cero. Nakamura y sus personas mostraron que, en lugar, los mitolysosomes sobrevivieron por horas dentro de las células. Notable, e inesperado, algunos mitolysosomes fueron engullidos por las mitocondrias sanas, mientras que otras veces, repartieron repentinamente, liberando sus contenidos en el interior de la célula, incluyendo algunas proteínas que eran todavía funcionales.

“Éste aparece ser un nuevo control de calidad mitocondrial, sistema de reciclaje,” dice a Huihui Li, doctorado, escolar postdoctoral de Gladstone y co-primer autor del nuevo papel. “Pensamos que hemos destapado un camino del reciclaje mitocondrial; cuál es como salvar los muebles valiosos en una casa antes de demolerla.”

Importantemente, el estudio muestra que el camino de reciclaje determinado por los científicos requiere PINK1 y Parkin, soportando que el reciclaje mitocondrial pueda también ser crítico en la protección contra el neurodegeneration en la enfermedad de Parkinson.

Las “neuronas de la dopamina que mueren en la enfermedad de Parkinson son determinado susceptibles a las mutaciones en PINK1 y Parkin,” dice a Nakamura. “Nuestro estudio avance nuestra comprensión de cómo estas dos proteínas dominantes de la enfermedad de Parkinson degradan y reciclan las mitocondrias. Nuestros estudios futuros investigarán cómo estos caminos contribuyen a la enfermedad y cómo pueden ser apuntados terapéutico.”

Source:
Journal reference:

Li, H., et al. (2021) Longitudinal tracking of neuronal mitochondria delineates PINK1/Parkin-dependent mechanisms of mitochondrial recycling and degradation. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.abf6580.