Regulation of ATPase dimer formation and optogenetic control of metabolism
Author
Nieto Arellano, RocíoAdvisor
Enriquez Domínguez, José AntonioEntity
UAM. Departamento de Biología MolecularDate
2018-02-28Subjects
Mitocondrias - Tesis doctorales; Adenosín trifosfato - Tesis docctorales; Energía (Física) - Tesis doctorales; Biología y Biomedicina / BiologíaNote
Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de lectura: 28-02-2018Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Abstract
El sistema de fosforilación oxidativa concentra tres funciones principales: el transporte de
electrones, el bombeo de protones y la síntesis de ATP. El transporte de electrones es
requerido para procesos anabólicos y catabólicos en los que participan las reacciones de
oxidación–reducción que se llevan a cabo en la mitocondria. El bombeo de protones está
impulsado por el flujo de electrones, y genera un gradiente electroquímico en la membrana
interna mitocondrial. Este gradiente es utilizado por la ATP sintasa (ATPasa o complejo V)
para la síntesis de ATP. Los procesos de transporte de electrones y el bombeo de
protones solo pueden desacoplarse en organismos eucariotas no mamíferos, ya que
presentan oxidasas que no bombean protones. La ATPasa mitocondrial está formada por
dos dominios, el dominio FO, hidrofóbico, embebido en la membrana interna; y el dominio
F1, hidrofílico, localizado hacia la matriz mitocondrial, y que contiene la estructura
responsable de la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. En los últimos
años, se han descubierto nuevas subunidades, DAPIT y la proteína 6.8kDa (MP68). La
función de mabas es poco conocida, pero DAPIT ha sido relacionada con el metabolismo
de la glucosa y diabetes. Recientemente, se ha descrito un nuevo subdominio de la
ATPasa llamado “dominio del espacio intermembrana” (IMD) que está formado únicamente
por ambas proteínas. En esta tesis, se ha evaluado la función de DAPIT y MP68
generando ratones con falta de función para cada una de ellas, demostrando su función
opuesta entre ellas. Mientras que DAPIT promueve la formación de dímeros de ATPasa,
MP68 promuve su disociación. Además, en ausencia de DAPIT se genera un subcomplejo
de ATPasa, indicando que DAPIT promueve el mantenimiento de la estructura de este
complejo.
Por otro lado, en esta tesis se han desarrollado herramientas celulares para estudiar la
capacidad de síntesis de ATP de forma independiente al transporte de electrones. Para
ello, se han utilizado herramientas optogenéticas. Estas técnicas se han utilizado
tradicionalmente en estudios neurales, para modificar y controlar el flujo a través de
canales modificando su actividad. En esta tesis, se han desarrollado células capaces de
transformar la energía de la luz en energía aprovechable para crecer. Gracias a la
expresión de una deltarodopsina en células de mamífero, éstas son capaces de rescatar
deficiencias energéticas usando la luz como fuente de energía.
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