Estudio de la función de FASTKD3 en la mitocondria

Abstract

La mitocondria es un orgánulo intracelular que está involucrado en diferentes vías metabólicas, pero su principal función es la producción de la mayor parte de la energía que requiere la célula para su funcionamiento mediante la fosforilación oxidativa (OXPHOS). Trece de las proteínas que forman parte de los complejos mitocondriales son codificadas por el DNA mitocondrial. La mitocondria posee maquinaria de transcripción y traducción propias. Una de las familias de proteínas mitocondriales descubiertas recientemente, ha sido la familia FAST (Fas-activated Serine/Threonine phosphoprotein), que incluye cinco miembros (FASTKD 1-5), además de FAST, el miembro fundador. Todos ellos poseen un dominio RAP, mediante el cual se unen al RNA. Muy recientemente se ha descrito la importancia de FAST, FASTKD2, FASTKD4 y FASTKD5 en la regulación del metabolismo del RNA mitocondrial y traducción mediante ensayos de silenciamiento y en modelos knockout, con importantes consecuencias en el funcionamiento de la cadena respiratoria mitocondrial. Nuestro grupo ha descrito previamente que el silenciamiento de FASTKD3 produce alteraciones en la respiración mitocondrial. En este trabajo de tesis, estudiamos los mecanismos moleculares que subyacen en esta alteración. Hemos generado como herramienta de trabajo una línea celular U2OS FASTKD3 knockout mediante el uso de un plásmido donante y nucleasas TALENs (Transcription Activator Like Effector Nucleases). Nuestros estudios, mediante Northern-blot y qRT-PCR, revelan que la ausencia de FASTKD3 produce un aumento de los niveles basales de 6 de los 13 mRNAs mitocondriales (ND2, ND3, ND4/4L, COX2, CYTB y ATP6/8), y también observamos que sus vidas medias están alargadas. Nuestros estudios de mapeo revelan que el dominio RAP, y en particular, cinco de sus aminoácidos altamente conservados, son claves en esta función de FASTKD3. Asimismo, nuestros estudios de traducción mitocondrial revelan una disminución específica en la traducción del transcrito COX1, subunidad clave en el funcionamiento del complejo IV mitocondrial. En conclusión, esta tesis introduce a FASTKD3 como un elemento clave en la estabilidad de los transcritos mitocondriales ND2, ND3, ND4/4L, COX2, ATP6/8 y CYTB y como regulador de la traducción de COX1. Esta importante investigación abre las puertas para encontrar relaciones entre nuestra molécula de estudio y enfermedades mitocondriales que puedan estar asociadas a ella, pudiendo dar una explicación precisa de los mecanismos moleculares responsables de las mismas.