Las mitocondrias son esenciales para el funcionamiento de las células, ya que son responsables, entre otras cosas, de la respiración celular, es decir son las que llevan a cabo el proceso de oxidar las moléculas de alimentos para producir la energía que necesita la célula.

Este proceso esencial se lleva a cabo gracias a la formación de sofisticados complejos proteicos en la membrana interna de la mitocondria. La mayoría de las proteínas que forman la cadena respiratoria están codificadas en el ADN nuclear y se transportan a la mitocondria, pero 13 de ellas se codifican en el ADN mitocondrial. Por tanto, la respiración celular depende de la expresión coordinada de los genomas mitocondrial y nuclear para ensamblar los complejos de la cadena respiratoria.

Pero ¿qué puede provocar un desequilibrio en las proporciones de estas proteínas y qué consecuencias tiene que no se ensamblen estos complejos proteicos? Las investigadoras del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD) Marta Artal Sanz y María Jesús Rodríguez Palero, profesoras de la Universidad Pablo de Olavide, en colaboración con el laboratorio de Francesca Palladino (Ecole Normale Supérieure de Lyon) han centrado su estudio en la mutación de la proteína SIN-3, un regulador de la transcripción genética, y su papel crítico tanto en el núcleo como en la mitocondria de las células.

La investigación, realizada por primera vez en un organismo completo, en este caso en el nematodo C. elegans, demostró que la mutación de SIN-3 provoca una desregulación de la expresión génica. En particular, se observó un aumento en la expresión de genes codificados en el genoma mitocondrial y una disminución de los genes mitocondriales codificados en el núcleo, desequilibrio que resultó en una fragmentación de la mitocondria, alteraciones en el consumo de oxígeno y la acumulación de poliaminas.

Este hallazgo es relevante porque la proteína SIN3 está conservada a lo largo de la evolución y su falta o mal funcionamiento está implicada en algunos tipos de autismo. Además, su implicación en el metabolismo mitocondrial sugiere una posible conexión con el desarrollo de ciertos tipos de cáncer.

La investigación avanza en la comprensión de cómo la regulación de la transcripción genética afecta la función mitocondrial, subrayando la necesidad de un equilibrio preciso para el correcto ensamblaje de los complejos proteicos esenciales para la respiración celular. Además, podría abrir nuevas vías para el entendimiento y tratamiento de enfermedades relacionadas con la disfunción mitocondrial y la regulación génica.

Referencia:

Marina Giovannetti, María-Jesús Rodríguez-Palero, Paola Fabrizio, Ophélie Nicolle, Cécile Bedet, Grégoire Michaux, Michael Witting, Marta Artal-Sanz, Francesca Palladino. SIN-3 transcriptional coregulator maintains mitochondrial homeostasis and polyamine flux. iScience. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.109789