Información

¿Cuál es el propósito de la membrana mitocondrial externa?

¿Cuál es el propósito de la membrana mitocondrial externa?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

El propósito de las mitocondrias es generar ATP, utilizando un gradiente quimiosmótico a través de la membrana mitocondrial interna. Los protones salen de las mitocondrias hacia el espacio intermembrana, pero debido a que la membrana mitocondrial externa es muy permeable a los iones, el pH del espacio intermembrana se equilibra rápidamente con el resto de la célula. Como la membrana externa aparentemente no contribuye a mantener este gradiente quimiosmótico, ¿cuál es su propósito? Parece ser doblemente redundante en los cloroplastos ya que el transporte de H + ni siquiera ocurre a través de la membrana interna.


Orígenes de la estructura

Originalmente, la membrana externa mitocondrial (MOM) probablemente era el resultado de una bacteria que podía sobrevivir en una vesícula formada por la membrana plasmática.

Esto explica por qué la membrana plasmática y el MOM son estructuralmente similares, sin embargo, las proteínas que están presentes en ambos significan que sus funciones son muy diferentes. El MOM tiene un complejo de translocación especializado, por ejemplo.

Importancia funcional.

La MOM es en realidad mucho más compleja que una resaca evolutiva y es esencial para las células modernas al regular a qué está expuesta la membrana interna mitocondrial. La MOM juega este papel utilizando porinas. De hecho, si se interrumpen las porinas de la MOM, toda la célula muere (Chipuk et al, 2006). Además, el MOM permite una asociación física entre el ER y las mitocondrias llamada membrana ER asociada a mitocondrias (MAM). El MAM es esencial para la transferencia de $ {Ca} ^ {2+} $.

Por tanto, el MAM integra la transducción de señales con las vías metabólicas para regular la comunicación y las interacciones funcionales entre el RE y la mitocondria. (Hayashi et al, 2009)

Respuesta: El MOM es esencial para regular a qué está expuesto el MIM y permite la señalización entre el ER y las mitocondrias.


No estoy seguro de poder ayudar mucho, pero hasta donde yo sé, la membrana mitocondrial externa también está asociada con el retículo endoplásmico. Esto ayuda a que los lípidos (además de las proteínas) ingresen a las mitocondrias, ya que estos lípidos se originan en el RE. Más importante aún, la membrana externa tiene proteínas integrales llamadas porinas presentes que ayudan en el movimiento de moléculas hacia las mitocondrias. La membrana externa también es necesaria, ya que es permeable a las moléculas de nutrientes, mientras que la membrana interna no lo es.


Mitocondrias: definición, estructura y función (con diagrama)

Las células eucariotas de los organismos vivos llevan a cabo continuamente una gran cantidad de reacciones químicas para vivir, crecer, reproducirse y combatir las enfermedades.

Todos estos procesos requieren energía a nivel celular. Cada célula que participa en cualquiera de estas actividades obtiene su energía de las mitocondrias, pequeños orgánulos que actúan como centrales eléctricas de las células. El singular de las mitocondrias es la mitocondria.

En los seres humanos, las células, como los glóbulos rojos, no tienen estos diminutos orgánulos, pero la mayoría de las demás células tienen una gran cantidad de mitocondrias. Las células musculares, por ejemplo, pueden tener cientos o incluso miles para satisfacer sus necesidades energéticas.

Casi todos los seres vivos que se mueven, crecen o piensan tienen mitocondrias de fondo, produciendo la energía química necesaria.


Las subunidades de la membrana periférica del complejo SAM funcionan de forma codependiente en la biogénesis de la membrana externa mitocondrial.

El complejo de maquinaria de clasificación y ensamblaje (SAM) funciona en el ensamblaje de proteínas de barril beta en la membrana externa mitocondrial. Está relacionado con la maquinaria Omp85 / YaeT en las membranas externas bacterianas, pero el complejo SAM eucariota se distingue por dos subunidades periféricas, Sam37 y Sam35, que se asientan en la cara citosólica del complejo. La función de estas subunidades en el ensamblaje de proteínas de barril beta no está clara actualmente. Al seleccionar una biblioteca de mutantes sam35, mostramos que 13 alelos distintos fueron suprimidos específicamente por la sobreexpresión de SAM37. Dos de estos mutantes, sam35-409 y sam35-424, muestran fenotipos distintos que nos permiten distinguir la función de Sam35 de la de Sam37. Se requiere Sam35 para que el complejo SAM se una a las proteínas del sustrato de la membrana externa: la desestabilización de Sam35 inhibe la unión del sustrato por Sam50. Sam37 actúa más tarde que Sam35, aparentemente para ayudar a liberar sustratos del complejo SAM. Entornos muy diferentes rodean a las bacterias y las mitocondrias, y discutimos el papel de Sam35 y Sam37 en términos de los problemas propios de los sustratos de proteínas mitocondriales.

Cifras

Sam37 es un supresor de copias múltiples ...

Sam37 es un supresor de copias múltiples para sam35 alelos. (A) Δ sam35 células que expresan ...

Caracterización de sam35-424 . (A)…

Caracterización de sam35-424 . (A) Células que expresan tipo salvaje SAM35 o sam35-424 fueron cultivadas…

La sobreexpresión de Sam37 suprime el…

La sobreexpresión de Sam37 suprime los fenotipos de sam35-424 funcionando como una asamblea ...

La sobreexpresión de Sam37 suprime el…

La sobreexpresión de Sam37 suprime el fenotipo de sam35-409 manteniendo el nivel de ...

Restauración del TOM y ...

Restauración de los complejos TOM y SAM en sam35-409 por sobreexpresión de Sam37 ...

Niveles muy reducidos de Sam35 ...

Los niveles muy reducidos de Sam35 contribuyen a los fenotipos de Δ sam37 células. (A)…

El complejo Sam35 – Sam50 es suficiente para…

El complejo Sam35 – Sam50 es suficiente para unir y ensamblar sustratos de barril β. (A) Mitocondrias ...

Representación esquemática de la proteína de barril β ...

Representación esquemática del ensamblaje de proteínas de barril β en bacterias, seres humanos y levaduras. En bacterias, ...


Opciones de acceso

Obtenga acceso completo a la revista durante 1 año

Todos los precios son precios NETOS.
El IVA se agregará más adelante en el proceso de pago.
El cálculo de impuestos se finalizará durante el pago.

Obtenga acceso a artículos por tiempo limitado o completo en ReadCube.

Todos los precios son precios NETOS.


ADN mitocondrial

Las mitocondrias son los únicos orgánulos que tienen su propio ADN además del núcleo (en las células vegetales, los cloroplastos también tienen su propio ADN). El ADN mitocondrial (ADNmt) es circular (muy similar al ADN bacteriano) y se almacena en la matriz. Una mitocondria puede contener de 2 a 10 copias de su ADN.

En comparación con el ADN nuclear, el ADN mitocondrial es mucho más corto y solo codifica 37 genes. Estos 37 genes producen 13 proteínas para fabricar los componentes de la cadena de transporte de electrones, y 2 rRNA y 22 tRNA únicos para las mitocondrias. El genoma mitocondrial es solo una pequeña porción del ADN en una célula eucariota, la mayor parte del ADN se encuentra en el núcleo celular (ADN nuclear).

Nota: En 2001, se descubrió una 14ª proteína codificada por ADNmt llamada humanina. Se demostró que este péptido corto tiene efectos neuroprotectores y citoprotectores.

[En esta figura] Las células animales tienen dos conjuntos de genomas: uno del núcleo y otro de la mitocondria.

El ADN mitocondrial codifica dos ARNr (12S y 16S) para las subunidades grandes y pequeñas de los ribosomas mitocondriales (mitoribosomas). El mtDNA también contiene 22 tRNA. Aparte de estas, todas las demás proteínas mitocondriales (se estima que 1.500 tipos de proteínas diferentes) son aportadas por el ADN nuclear, incluido el ADN y la ARN polimerasa para la replicación y transcripción del ADNmt.

[En esta figura] El mapa del ADN mitocondrial humano con las 37 regiones codificantes (13 proteínas, 2 rRNA, 22 tRNA) en sus respectivas cadenas H y L.
En los seres humanos, el ADN mitocondrial (ADNmt) forma moléculas circulares cerradas que contienen 16.569 pares de bases de ADN.
Crédito de la foto: wiki.

Las mitocondrias y, por lo tanto, el ADN mitocondrial, se heredan solo de la madre. Esto se debe a que el esperma solo proporciona su ADN nuclear, mientras que todos los demás orgánulos, incluidas las mitocondrias, provienen del óvulo. Cualquier ADN mitocondrial aportado por el padre se destruye activamente después de que un espermatozoide se fusiona con un óvulo. La herencia mitocondrial no es mendeliana, ya que la herencia mendeliana supone que la mitad del material genético de un óvulo fertilizado deriva de cada padre.

[En esta figura] La comparación de la herencia nuclear y mitocondrial.

El genotipado del ADN de las mitocondrias proporciona nuestra historia genética

Todos tenemos ADN mitocondrial (ADNmt). Dado que su ADN mitocondrial se hereda de su madre, y ella lo recibió de su madre, etc., puede arrojar luz sobre los orígenes antiguos de sus antepasados ​​maternos.

La reparación del ADN es deficiente en el ADNmt, por lo que el ADNmt puede acumular mutaciones inocuas (o polimorfismo de un solo nucleótido, SNP en las regiones variables del ADNmt) mucho más rápido que el ADN nuclear. En unos pocos miles de años, estas mutaciones adquiridas en el mtDNA son suficientes para distinguir a un individuo de diferentes poblaciones humanas. Haplogrupos mitocondriales (también conocido como haplogrupo materno) son familias de tipos de ADN mitocondrial que se remontan a una sola mutación en un lugar y momento específicos. Mediante la secuenciación de nuestro ADNmt, empresas como 23andMe pueden aprender cómo nuestros ancestros femeninos migraron por todo el mundo mediante la distribución geográfica de los tipos de ADNmt.

[En esta figura] Mapa de migración de haplogrupos de ADN mitocondrial.
Esta evidencia genética apoya la idea de que el grupo principal de nuestros antepasados ​​salió de África hace unos 200.000 años y que no descendimos de los neandertales. Nuestro ADN mitocondrial desciende de un grupo ancestral común de "Evas mitocondriales" o "Evas africanas".
Fuente de la foto: TranspacificProject.com

Enfermedades del ADN mitocondrial

Las enfermedades mitocondriales son un grupo de trastornos causados ​​por mitocondrias disfuncionales. Los trastornos mitocondriales pueden ser causados ​​por mutaciones (adquiridas o heredadas) en el ADN mitocondrial o genes nucleares codificados para componentes mitocondriales. También pueden ser el resultado de medicamentos, infecciones u otras causas ambientales.

Como el mtDNA se copia cuando proliferan las mitocondrias, pueden acumular mutaciones aleatorias, un fenómeno llamado heteroplasmia. Si solo unas pocas copias de mtDNA heredadas de la madre son defectuosas, otras copias normales pueden compensar y la persona todavía está sana. La enfermedad mitocondrial puede volverse clínicamente evidente una vez que el número de mitocondrias afectadas alcanza un cierto nivel, este fenómeno se denomina "expresión umbral".

[En esta figura] Enfermedades relacionadas con las mitocondrias.
Dado que las mitocondrias son tan vitales, cualquier cosa que salga mal en la función mitocondrial puede causar enfermedades. Por ejemplo, varios trastornos metabólicos y neurodegenerativos que afectan a órganos importantes del cuerpo están relacionados con mutaciones del mtDNA.
Crédito de la foto: Donald R. Johns, MD.


Biología mitocondrial

- La carga media de los racimos de hierro se encuentra entre Fe2 + y Fe3 +.

- Los grupos solo pueden contener un electrón a la vez.

- La fuerza energética que proviene del electrón transmitido desde NADH que pasó a los cúmulos de flavoproteínas y hierro-azufre, se traduce en una fuerza física que cambia la estructura del túnel.

- CoQ cargado se une al sitio de acoplamiento del complejo 3. 2 protones liberados de CoQH2 en el espacio interno de la membrana mitocondrial.

- Un electrón de menor energía (uno de los dos) pasa a través de un grupo de sulfuro de hierro para abordar el citocromo C.

- El electrón de mayor energía se transporta a través del citocromo B dentro del complejo 3, y luego se fuerza a la CoQ para producir CoQH. LA FORMA RADICAL DE COQ (CoQH).

- Dado que la forma del radical es muy inestable, recibe otro electrón transmitido desde el citocromo B (de una última llegada de CoQH2 diferente al complejo 3). Esto cumple el radical convirtiéndolo en CoQH2 nuevamente. Este viaja hacia atrás al sitio de unión del complejo 3 y luego libera los dos protones que están asociados con la CoQH2 recién formada.


Tipos de Cristae

Membrana Cristae

La función principal de las mitocondrias es el uso de carbohidratos para generar ATP a través de la fosforilación oxidativa. Las membranas y las uniones de las crestas son una parte integral de este proceso.

El pliegue o arrugamiento de las crestas en la membrana mitocondrial interna crea una gran área de superficie dentro de las mitocondrias. El número de crestas en las mitocondrias refleja la demanda de ATP de la célula en particular. Por ejemplo, las células del músculo cardíaco contienen hasta tres veces más crestas que otras células debido a la mayor necesidad de ATP. La membrana de las crestas es donde se encuentran la cadena de transporte de electrones y las enzimas de fosforilación oxidativa como la ATP sintasa y la succinato deshidrogenasa.

La cadena de transporte de electrones crea un gradiente electroquímico a través de la membrana mitocondrial interna. Este gradiente impulsa la producción de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico por el F mitocondrial1Fo-Reacción de la ATP sintasa. La F0 parte de la enzima tiene sus raíces en las crestas, mientras que la F1 se extiende hacia la matriz mitocondrial.

El siguiente diagrama muestra la cadena de transporte de electrones, la maquinaria que produce ATP, ubicada en la membrana mitocondrial interna:

Cruces de Cristae

Se observan estructuras inusuales de la membrana interna en muchos trastornos humanos y durante la muerte celular programada. Por ejemplo, en la enfermedad de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, la morfología de las crestas se ve alterada por inclusiones dentro de las mitocondrias, así como por configuraciones irregulares de la membrana interna.


Las funciones multifacéticas y la dinámica de la membrana externa mitocondrial (MOM)

Importancia de la membrana externa mitocondrial (MOM)

La membrana externa mitocondrial (MOM) media en numerosas interacciones entre las mitocondrias y el resto de la célula. Desempeña un papel central en: mitofagia, apoptosis, motilidad y morfología del orgánulo, transferencia de proteínas y lípidos hacia y desde otros compartimentos, respuesta inmune e intercambio de metabolitos con el citosol. A pesar de su importancia obvia, el MOM actualmente está poco estudiado, lo que hace que nuestra iniciativa sea muy relevante y única. Todos los proyectos incluidos están estrechamente interconectados y abordan varios aspectos de la misma cuestión biológica: ¿Cómo se coordinan y regulan la diversidad, dinámica y funciones mitocondriales a nivel del MOM?

Nuestro objetivo

Tenemos la intención de lograr una comprensión integral de la estructura, función, regulación y biogénesis de la MOM.

Enfoque interdisciplinario

En un extremo del espectro, utilizaremos células de levadura para estudiar los mecanismos mitocondriales básicos y, por el otro, utilizaremos células madre pluripotentes inducidas y modelos de ratón para investigar los patomecanismos de enfermedades humanas relacionados con MOM. Nuestro RTG reunirá diferentes disciplinas como el análisis de proteínas, la biología estructural, la biofísica, la biología celular y las imágenes modernas.

Concepto de formación

Todos los becarios que participen en este RTG se beneficiarán de un intenso programa de medidas formativas. Nuestro objetivo es proporcionar a una cohorte de investigadores jóvenes la formación y el conocimiento multidisciplinarios adecuados en biología mitocondrial y formarlos en las técnicas necesarias para estudiarla. Además, incluiremos en nuestro RTG un amplio espectro de actividades no científicas que promueven la carrera.


Membranas mitocondriales externas e internas | Mitocondrias

La próxima discusión lo actualizará sobre las diferencias entre las membranas mitocondriales externas e internas.

Diferencia # Membranas mitocondriales externas:

2. Tiene porinas o canales revestidos de proteínas.

5. El contenido de proteínas es aproximadamente igual al de los lípidos.

6. Hay colesterol y otros lípidos. No hay cardiolipinas.

7. Falta el sistema de transporte de electrones (ETS).

8. Es permeable a la mayoría de bioquímicos.

Diferencia # Membranas mitocondriales internas:

1. Contiene varias partículas.

2. Contiene transportadores y otras proteínas de transporte.

3. Contiene una serie de enzimas.

4. La membrana mitocondrial interna desarrolla una gran cantidad de pliegues llamados crestas.

5. El contenido de proteínas es bastante alto (hasta un 80%) mientras que el contenido de lípidos es bajo.

7. ETS presente en la membrana interna.

8. Es selectivamente permeable.

Artículos relacionados:

¡Bienvenido a BiologyDiscussion! Nuestra misión es proporcionar una plataforma en línea para ayudar a los estudiantes a compartir notas en Biología. Este sitio web incluye notas de estudio, trabajos de investigación, ensayos, artículos y otra información relacionada enviada por visitantes como USTED.

Antes de compartir sus conocimientos en este sitio, lea las siguientes páginas:

Preguntas

Sobre nosotros

Sugerencias

Nuevas preguntas y respuestas y categorías de foros

Este es un foro de preguntas y respuestas para estudiantes, profesores y visitantes en general para intercambiar artículos, respuestas y notas. Responde ahora y ayuda a los demás.


DISCUSIÓN

En este estudio, proporcionamos la primera evidencia de que el lipidoma de la membrana mitocondrial juega un papel esencial en la definición de la longevidad de la levadura. Esta conclusión se basa en nuestros hallazgos de que el LCA, un ácido biliar hidrofóbico que prolonga la longevidad [44], retrasa el envejecimiento cronológico en la levadura al acumularse en ambas membranas mitocondriales y alterar sus composiciones de glicerofosfolípidos. Los efectos diferenciales provocados por el LCA sobre los niveles relativos de diferentes formas moleculares de glicerofosfolípidos de la membrana mitocondrial provocan cambios importantes en el tamaño, el número y la morfología de las mitocondrias. Esto, a su vez, altera la dinámica relacionada con la edad de los procesos celulares vitales que definen la longevidad, confinados y regulados por las mitocondrias, extendiendo así en gran medida la vida útil de la levadura que envejece cronológicamente. Debe enfatizarse que el LCA exhibe todos estos efectos en células de levadura cultivadas en condiciones de CR que prolongan la longevidad y, por lo tanto, actúa en sinergia con CR para permitir un aumento adicional significativo en la vida útil cronológica al acumularse en ambas membranas mitocondriales y alterar sus lipidomas.

Con base en nuestros hallazgos, proponemos el siguiente modelo para un mecanismo subyacente a la capacidad de la LCA para extender la longevidad de la levadura mediante la acumulación en las mitocondrias, alterando el lipidoma de la membrana mitocondrial y afectando la función y la morfología mitocondrial (Figura & # x200B (Figura 10). 10). El LCA agregado exógenamente ingresa a las células de levadura y se clasifica en las mitocondrias. Aunque en presencia de DMSO usado como vehículo para administrar LCA exógeno en una célula, también reside en el citosol, el confinamiento casi exclusivo de la reserva intracelular de este ácido biliar a las mitocondrias si se agrega sin DMSO implica que, independientemente de la presencia de DMSO en cultivos de levadura, el potente efecto antienvejecimiento del LCA se debe a su acumulación en las mitocondrias. Casi el 75% del grupo total de LCA mitocondrial reside en el IMM, y aproximadamente el 25% de este grupo también está confinado al OMM (Figura & # x200B (Figura 10 10).

El LCA agregado exógenamente ingresa a las células de levadura y se acumula principalmente en la membrana mitocondrial interna (IMM). Una porción más pequeña de LCA también se asocia con la membrana mitocondrial externa (OMM). El LCA acumulado dentro de las membranas mitocondriales altera sus lipidomas al remodelar la síntesis de glicerofosfolípidos dentro del IMM, atenuando la inhibición dependiente de cardiolipina (CL) del transporte de ácido fosfatídico (PA) desde el OMM al IMM y acelerando el movimiento del PA desde la membrana asociada a las mitocondrias ( MAM) dominio del ER al OMM a través de uniones mitocondrias-ER. La remodelación progresiva impulsada por el LCA de los lipidomas de la membrana mitocondrial con la edad cronológica de una célula de levadura provoca cambios importantes en el tamaño, el número y la morfología de las mitocondrias. Los cambios sustanciales provocados por el LCA en el lipidoma de la membrana mitocondrial y los cambios importantes resultantes en la morfología mitocondrial actúan en sinergia para alterar la cronología relacionada con la edad de la respiración mitocondrial, el potencial de membrana electroquímica, la síntesis de ATP y la homeostasis de ROS. Debido a estos cambios dependientes del LCA en la dinámica relacionada con la edad de los cuatro procesos que definen la longevidad confinados a las mitocondrias, las células & # x0201frías & # x0201d cronológicamente cultivadas con LCA exógeno exhiben mayor (en comparación con las células de la misma edad cultivadas sin LCA) mitocondrial respiración, potencial de membrana electroquímica, nivel de ATP y concentración de ROS. Esto aumenta su viabilidad a largo plazo y su resistencia al estrés y, por lo tanto, prolonga su longevidad. Las flechas junto a los nombres de las especies lipídicas denotan aquellas cuyas concentraciones están elevadas (flechas rojas) o reducidas (flechas azules) en células cultivadas con LCA exógeno y por tanto acumulando este ácido biliar en la IMM y OMM. Las flechas de activación y las barras de inhibición mostradas en color rojo denotan procesos anti-envejecimiento. Consulte el texto para obtener más detalles. Abreviaturas: CDP-DAG, citidina difosfato-diacilglicerol MLCL, monolisocardiolipina PC, fosfatidilcolina PG, fosfatidilglicerol PI, fosfatidilinositol PS, fosfatidilserina.

En nuestro modelo, el acumulado en el grupo de IMM de LCA provoca efectos diferenciales sobre las actividades de diferentes enzimas involucradas en la síntesis de glicerofosfolípidos dentro de la membrana límite interna. La explicación más probable para los cambios observados en las células tratadas con LCA en los niveles relativos de varias formas moleculares de glicerofosfolípidos de la membrana mitocondrial es que este ácido biliar altera específicamente el ambiente hidrofóbico dentro del IMM para ralentizar las reacciones dependientes de Psd1p y Crd1p ( Figura & # x200B (Figura 10) 10) se sabe que la reacción Psd1p conduce a la conversión de PS en PE, mientras que la reacción Crd1p produce CL a partir de PG [18, 20]. La disminución resultante en la concentración de CL recién sintetizado limita su disponibilidad para los pasos posteriores de remodelación de la cadena de acilo (Figura & # x200B (Figura 10), 10), que involucran la acción secuencial de la fosfolipasa Cld1p y la transacilasa Taz1p [18, 20] . Esto, a su vez, reduce el nivel de MLCL y reduce el flujo y eleva el nivel de PC (Figura & # x200B (Figura 10), 10), el único donante conocido de cadenas de acilo para la remodelación de CL recién sintetizado [18 , 20]. Nuestro modelo también postula que la disminución provocada por LCA en el nivel de CL dentro del IMM atenúa un bucle de retroalimentación negativa que implica una inhibición dependiente de CL del transporte de PA desde el OMM al IMM por Ups1p, una proteína que transporta PA entre los dos membranas mitocondriales (Figura & # x200B (Figura 10) 10) [20]. La aceleración del transporte de PA impulsado por Ups1p desde el OMM al IMM puede, a su vez, acelerar el movimiento de PA desde el dominio MAM del ER al OMM, tal movimiento se sabe que ocurre a través de las uniones mitocondrias-ER [18, 20, 21] y podría ser estimulado por lo acumulado en el grupo OMM de LCA (Figura & # x200B (Figura 10). 10). El transporte de PA facilitado por LCA desde el dominio MAM del ER al OMM y luego al IMM actúa sinérgicamente con la desaceleración dependiente de LCA antes mencionada de la reacción Crd1p para aumentar los niveles de PA y PG dentro del IMM (Figura & # x200B (Figura 10). 10). En conjunto, tal remodelación de la síntesis de glicerofosfolípidos dentro de la IMM, la atenuación de la inhibición dependiente de CL del transporte de PA desde la OMM a la IMM y la aceleración del movimiento de PA desde el dominio MAM del ER al OMM en células cultivadas con LA causan: ( i) una disminución en los niveles relativos de PE, CL y MLCL dentro de las membranas mitocondriales y (ii) un aumento en los niveles relativos de PA, PS, PC y PG dentro de las membranas mitocondriales (Figura & # x200B (Figura 10). 10). En nuestro modelo, ninguno de estos procesos impulsados ​​por LCA en el IMM y OMM altera el nivel relativo de PI dentro de las membranas mitocondriales (Figura & # x200B (Figura 10), 10), tal como lo demostró nuestra cuantificación espectrométrica de masas de varias moléculas moleculares formas de glicerofosfolípidos de la membrana mitocondrial (Figura & # x200B (Figura6 6).

Nuestro modelo prevé que la remodelación progresiva impulsada por el LCA de la síntesis y el transporte de glicerofosfolípidos mitocondriales con la edad cronológica de una célula de levadura causa cambios significativos en el lipidoma de la membrana mitocondrial, provocando así cambios importantes en la abundancia y morfología mitocondrial. Estos cambios relacionados con la edad incluyen: (i) un aumento en la abundancia de glicerofosfolípidos mitocondriales (Figura & # x200B (Figura 4), 4), lo que conduce a una expansión de ambas membranas mitocondriales y el consiguiente agrandamiento de las mitocondrias (Figura & # x200B) (Figura 8) 8) (ii) un aumento en el nivel de PA mitocondrial (Figura & # x200B (Figura 6), 6), provocando así una reducción en el número de mitocondrias (Figura & # x200B (Figura 8) 8) - quizás estimulando las mitocondrias fusión conocida por ser activada por PA [18, 80, 81] (iii) una disminución en los niveles relativos de formación no bicapa (es decir., en forma de cono y de cono invertido) glicerofosfolípidos mitocondriales (Figura & # x200B (Figura 7), 7), lo que provoca una disminución en la proporción de mitocondrias con crestas que se extienden desde el IMM (Figura & # x200B (Figura 8) 8) - posiblemente porque se sabe que la formación de crestas mitocondriales por los dominios IMM que tienen una curvatura positiva requiere ambos glicerofosfolípidos que no forman bicapa de forma diferente [18, 73, 74] y (iv) un aumento en los niveles relativos de formación de bicapa (es decir., en forma de cilindro) glicerofosfolípidos mitocondriales (Figura & # x200B (Figura 7), 7), lo que conduce a una acumulación dentro de la matriz mitocondrial de crestas desconectadas del IMM y, por lo tanto, exhibe una conformación de bicapa plana (Figura & # x200B (Figura 8) 8 ), quizás debido a la capacidad conocida de los glicerofosfolípidos que forman bicapas para reducir el grado de curvatura de la membrana [18, 73, 74].

Nuestro modelo también postula que los cambios sustanciales provocados por el LCA en el lipidoma de la membrana mitocondrial y los cambios importantes resultantes en la morfología mitocondrial actúan en sinergia para alterar la cronología relacionada con la edad de la respiración mitocondrial, el potencial de membrana electroquímica, la síntesis de ATP y la homeostasis de ROS (Figura & # x200B (Figura 10). 10). Todos estos procesos que definen la longevidad son impulsados ​​por complejos de proteínas y supercomplejos que se sabe que (i) residen en el IMM y las crestas mitocondriales [86-88] y (ii) están regulados por PE y CL [18, 77, 84] , los dos glicerofosfolípidos de membrana que no forman bicapa cuyos niveles se reducen significativamente por LCA (Figura & # x200B (Figura 6). 6). Debido a estos cambios dependientes del LCA en la dinámica relacionada con la edad de los cuatro procesos que definen la longevidad confinados a las mitocondrias, las células & # x0201frías & # x0201d cronológicamente cultivadas con LCA exógeno exhiben mayor (en comparación con las células de la misma edad cultivadas sin LCA) mitocondrial respiración, potencial de membrana electroquímica, nivel de ATP y concentración de ROS (Figuras & # x200B (Figuras 9 9 y & # x200B y 10). 10). Se sabe que las elevadas eficacias de la respiración mitocondrial, el mantenimiento del potencial de membrana electroquímica y la síntesis de ATP en células de levadura inactivas cronológicamente & # x0201 & # x0201d, aumentan su viabilidad a largo plazo y, por lo tanto, prolongan su longevidad (Figura & # x200B (Figura 10) 10) [9, 11, 39, 41, 42, 47]. Además, las concentraciones intracelulares elevadas a un nivel sub-letal de ROS generadas mitocondrialmente en células de levadura inactivas cronológicamente & # x0201 & # x0201d, han demostrado aumentar su resistencia al estrés a largo plazo y, por lo tanto, extender su longevidad activando un elaborado red de señalización que establece patrones específicos de expresión génica y epigenética antienvejecimiento (Figura & # x200B (Figura 10) 10) [9, 11, 13, 39, 41, 89].

La respiración mitocondrial elevada, el potencial de membrana electroquímica, el nivel de ATP y la concentración de ROS observados durante la fase ST en células cronológicamente & # x0201frías & # x0201d cultivadas con LCA exógeno (en comparación con las de las células de la misma edad cultivadas sin LCA) (Figuras & # x200B ( Figuras 9 9 y & # x200B y 10) 10) podría deberse a la capacidad de este ácido biliar para reducir la concentración de ROS generados mitocondrialmente por debajo de un umbral tóxico durante la fase D en células cronológicamente & # x0201cyoung & # x0201d (Figura & # x200B (Figura 9) ). 9). Es concebible que la concentración intracelular reducida y no tóxica de ROS observada en células cronológicamente & # x0201cyoung & # x0201d cultivadas con LCA reduzca la extensión del daño oxidativo a las macromoléculas mitocondriales en las primeras etapas de la vida, lo que respalda la viabilidad celular a largo plazo al permitir que las mitocondrias- proteínas confinadas, lípidos y ADN involucrados en la respiración mitocondrial, el mantenimiento del potencial de membrana y la síntesis de ATP para mantener su funcionalidad en etapas avanzadas de la vida.

El principal desafío ahora es obtener una mayor comprensión de los mecanismos que en el envejecimiento cronológico de las levaduras cultivadas con LCA exógeno subyacen (i) la entrada de LCA en una célula de levadura y su acumulación en el IMM y OMM (ii) la remodelación impulsada por LCA de lipidoma de la membrana mitocondrial de una manera dependiente de la edad (iii) los principales cambios en el tamaño, el número y la morfología de las mitocondrias, todos los cuales de acuerdo con nuestro modelo (ver Figura & # x200B Figura 10) 10) se deben a los efectos diferenciales observados de las mitocondrias- LCA confinada en los niveles relativos de diferentes formas moleculares de glicerofosfolípidos de la membrana mitocondrial y (iv) las alteraciones dependientes de LCA en la cronología relacionada con la edad de la respiración mitocondrial, el potencial de membrana electroquímica, la síntesis de ATP y la homeostasis de ROS, cada una de las cuales de acuerdo con nuestro modelo (ver Figura & # x200B Figura 10) 10) es un resultado concebible de una sinergia entre cambios sustanciales en el lipidoma de la membrana mitocondrial y el cambio importante resultante s en morfología mitocondrial. Para abordar este desafío, es necesario responder varias preguntas importantes. ¿Cuáles son las identidades de las proteínas celulares involucradas en la translocación del LCA agregado exógenamente a través de la membrana plasmática, su entrega a las mitocondrias y su incorporación en el IMM y el OMM? ¿Alguna de estas proteínas es conocida por su papel esencial en la definición de la longevidad de la levadura? ¿Las manipulaciones genéticas que eliminan cualquiera de estas proteínas o alteran sus niveles afectarán el grado de acumulación de LCA en una célula de levadura, la eficacia de la clasificación de LCA en cualquiera de las dos membranas mitocondriales y / o la magnitud de la extensión de la longevidad por LCA exógena? ¿Cómo influye la acumulación de LCA en el IMM (i) las actividades de Psd1p, Crd1p y otras enzimas involucradas en las 10 vías para la síntesis de glicerofosfolípidos dentro de la membrana del límite interno y (ii) las estabilidades de los recién nacidos sintetizado PE, CL, MLCL y otras especies de glicerofosfolípidos formados dentro de la IMM? ¿Cuáles son los efectos de la acumulación de LCA en el IMM y OMM sobre (i) el transporte de PA impulsado por Ups1p desde el OMM al IMM y (ii) el movimiento de PA desde el dominio MAM del ER al OMM a través de las mitocondrias? ¿Uniones de ER? ¿Cómo las manipulaciones genéticas eliminarán (o alterarán los niveles de) cualquiera de las proteínas involucradas en la síntesis de glicerofosfolípidos dentro del IMM, el transporte de PA desde el OMM al IMM o el movimiento de PA a través de las uniones mitocondrias-ER (como se describe en la Figura 10)? 10 ) influyen: (i) los cambios dependientes del LCA en el tamaño, número y / o morfología de las mitocondrias (ii) las alteraciones dependientes del LCA en la cronología relacionada con la edad de la respiración mitocondrial, el potencial de membrana electroquímica, la síntesis de ATP y la homeostasis de ROS y / o (iii) la magnitud de la extensión de la longevidad por LCA exógena? Tendremos que responder a estas importantes preguntas si queremos comprender la complejidad inherente de los mecanismos y principios biológicos subyacentes al papel esencial demostrado en este estudio del lipidoma de la membrana mitocondrial en la definición de la longevidad de la levadura.


Membrana

Nuestros editores revisarán lo que ha enviado y determinarán si deben revisar el artículo.

Membrana, en biología, la capa delgada que forma el límite exterior de una célula viva o de un compartimento celular interno. El límite exterior es la membrana plasmática y los compartimentos encerrados por membranas internas se denominan orgánulos. Las membranas biológicas tienen tres funciones principales: (1) mantienen las sustancias tóxicas fuera de la célula (2) contienen receptores y canales que permiten que moléculas específicas, como iones, nutrientes, desechos y productos metabólicos, medien las actividades celulares y extracelulares para pasan entre orgánulos y entre la célula y el entorno exterior y (3) separan los procesos metabólicos vitales pero incompatibles que se llevan a cabo dentro de los orgánulos.

Membranes consist largely of a lipid bilayer, which is a double layer of phospholipid, cholesterol, and glycolipid molecules that contains chains of fatty acids and determines whether a membrane is formed into long flat sheets or round vesicles. Lipids give cell membranes a fluid character, with a consistency approaching that of a light oil. The fatty-acid chains allow many small, fat-soluble molecules, such as oxygen, to permeate the membrane, but they repel large, water-soluble molecules, such as sugar, and electrically charged ions, such as calcium.

Embedded in the lipid bilayer are large proteins, many of which transport ions and water-soluble molecules across the membrane. Some proteins in the plasma membrane form open pores, called membrane channels, which allow the free diffusion of ions into and out of the cell. Others bind to specific molecules on one side of a membrane and transport the molecules to the other side. Sometimes one protein simultaneously transports two types of molecules in opposite directions. Most plasma membranes are about 50 percent protein by weight, while the membranes of some metabolically active organelles are 75 percent protein. Attached to proteins on the outside of the plasma membrane are long carbohydrate molecules.

Many cellular functions, including the uptake and conversion of nutrients, synthesis of new molecules, production of energy, and regulation of metabolic sequences, take place in the membranous organelles. The nucleus, containing the genetic material of the cell, is surrounded by a double membrane with large pores that permit the exchange of materials between the nucleus and cytoplasm. The outer nuclear membrane is an extension of the membrane of the endoplasmic reticulum, which synthesizes the lipids for all cell membranes. Proteins are synthesized by ribosomes that are either attached to the endoplasmic reticulum or suspended freely in the cell contents. The mitochondria, the oxidizing and energy-storing units of the cell, have an outer membrane readily permeable to many substances, and a less-permeable inner membrane studded with transport proteins and energy-producing enzymes.


Ver el vídeo: Transporte mitocondrial (Diciembre 2022).