MITOCONDRIASLA ORGANELA QUE PERMITIO LA VIDA EN CONCIONES DE OXIGENO Y SU ENFOQUE EN LA ENFERMEDAD HUMANA MANUEL CAMPOS RUDIN

Sesin #2.Fusin y Fisin Dinmica de las mitrocondrias.- ADN mitocondrial

Qu controla su nmero?

En primera medida los requerimientos de ATP. Es un proceso dinmico y es en la ltima dcada que se ha cambiado el concepto de mitocondria de una organela esttica a una muy dinmica. Los procesos de fisin y fusin de las mitocondrias controlan no slo el nmero de estas, tambin su viabilidad. Para que una mitocondria este sana a nivel funcional lo procesos de fisin y fusin son crticos.

Efecto de la Fusin en las Mitocondrias

La fusin normal promueve el intercambio del material presente en las mitcondrias. En mutantes donde no se puede dar la fusin de las mitocondrias, se ha observado que las sus componentes no se mezclan.La fusin implica: membrananas, protenas transmembranas y ADN mitcondrial. La fusin tiene implicaciones en la viabilidad de las mismas y en la enfermedad humana.

Protenas involucradas en la Fusin

En levaduras la base del proceso es mediado por 2 GTPasas: FzoI y Mgm1. FzoI est en la membrana externa. En mamferos los homlogos son MFN1 y MFN2. Forman hetero-olgomeros y homo-oligomricos.

Protenas involucradas en la Fusin

La Mgm1 es una proteina relacionada con dinaminas. Se localiza en la membrana interna en levaduras. En mamferos su gen contraparte es OPA1. El gradiente elctrico, mantenido por las cadenas de protenas transportadoras afecta la fusin.

http://schaechter.asmblog.org/schaechter/2007/09/from-free-livin.htm l

Si hay prdida del gradiente inico, la fusin se disipa y se estimula la fisin.

Otras molculas involucradas en la fusin son acidos grasos asociados a las membranas. La sntesis de ergosterol facilita la fusin.

Proceso de Fusin en Mitocondrias

La mitocondria como una organela dinmica

Su movilizacin en la clula es promovido por protenas asociadas a los microtbulos y actina en mamferos. Su velocidad en neuronas se ha estimado en 0.4um/min. En levaduras debido a la actina. Su movimiento es regulado hacia:

En conos de crecimiento neuronal En zonas presinpticas y postsinpticas Su movimiento es anterogrado de forma preferencial. No es promovido en forma retrograda.

Motores microtubulares y movimienton

Protenas motoras que regulan el movimiento de materiales citoplasmticos a lo largo de los microtbulos. Movilizar sustancias sobre la misma red, en direcciones opuestas. Quinesinas: varios dominios, dependientes de ATP. Dinenas: promueve el movimiento de cilios y flagelos.

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Quinesinasn

Es una protena grande compuestas de varios dominios distintos. Incluyen un par de cabezas globulares que actan como motores generadores de fuerza y una cola en forma de abanico que se enlaza a la carga que deba arrastrar. Son dependientes de ATP

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Dinenasn

Promueve el movimiento de cilios y flagelos. Compuesta de 9 a 10 cadenas polipeptdicas. Tiene 2 cabezas globulares que actan como motores generadores de fuerza. Cinesinas y Dinenas, movilizan sustancias sobre la misma red, pero en direcciones opuestas.

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Caractersticas de la Dinmica Mitocondrial

Eventos de fusin y eventualmente fisin Movimiento anterogrado de preferencia Protenas diferentes en membrana externa e interna. Involucradas en los procesos de fusin y fisin. Efectos del ATP

Flujo axonal y desplazamiento de mitocondrias

Proceso de Fisin en Mitocondrias

Sigue un principio similar a la citocinesis en la mitosis. Se forma un anillo alrededor de la mitocondria, el cual por mediode protena especficas realiza una constriccin de la membrana mitocondrial y se da la separacin

Proceso de Fisin en Mitocondrias

El proceso de fisin lleva al uso de otra proteina relacionadas con las dinaminas (proteina GTPasa involucrada en la escisin de las vesculas formadas en la endocitosis). Protena clave: Dnm1 en levaduras y DRP1 en mamferos.

Detalle del Proceso de Fisin

Significado Biolgico de la Fusin y Fisin en Mitocondrias

Control la forma, largo y nmero. Permiten el intercambio de lpidos de las membranas y contenido intracelular. Afectan la ubicacin de las mitocondrias en el espacio subcelular. La fisin de la mitocondria facilita el proceso de apoptosis. Por todo los procesos descritos las mitocondrias no seran organelas indipendientes, sino que deben ser vistas como un poblacin relacionada.

Significado Biolgico de la Fusin y Fisin en Mitocondrias

Este proceso asegura mitocondrias ms sanas y con menos daos funcionales. El ADN mitocondrial es regenerado o reparada en estos procesos. Cuando el proceso de fusin es eliminado, se da una de prdida de nucleoides de ADNmt.

Rescate de ADN daado en mt

ADN mitocondrial

Podemos localizar varios juegos de genomas circulares por mitocondria. En levaduras la herencia mitocondrial depende de ambos progenitores. En mamferos es de origen materno, el gameto masculino por su composicin no aporta casi nada o nada de ADNmt.

ADN mt de levaduras

Datos del ADN mt humano

Pequeo vs. Otras especies 16.569pb 2 ARNr, 22 ARNt, y 13 secuencias para codn de metionina, terminan con codn de termino. Longitud suficiente para codificar un pptidos de 50a.a.

No contiene intrones No posee largas regiones espaciadoras

Cambios en Cdigos Genticos

Herencia Citoplasmatica en Mt

Las mitocondrias pequeas en amarrillo, portan una mutacin que afecta la fosforilacin oxidativa. Los procesos celulares de mitosis y meoisis, el citoplasma se divide al azar, incluyendo las mitocondrias.

Otros ADNmt

Invertebrados Similar a humanos, pero levadura es casi 5 veces ms grande, 78mil pb. Codifican para protenas similares.

En plantas los ADNmt son ms grandes y de tamaos variables. Hay cambios bruscos, como en sanda de 330.000pb hasta meln amarillo 2.5millones de pb Codifican un ARN5s que slo esta presente en plantas.