Coordinación de la actividad peroxisomal y mitocondrial en la adaptación a estrés osmótico

Abstract

[ES] La levadura Saccharomyces cerevisiae es un modelo importante para entender las bases moleculares y fisiológicas de la adaptación de las células a estreses ambientales. En el caso de alteraciones de la salinidad y/o osmolaridad del entorno de la célula se han definido ya algunos parámetros de la compleja adaptación celular. El estrés hiperosmótico causa/activa varios mecanismos celulares: la biosíntesis y acumulación de osmolitos como el glicerol; la parada regulada en el ciclo celular; la modulación global de la expresión génica (activación de genes de “defensa” y represión de genes “housekeeping”) y otros. Recientemente ha sido comprobado por este grupo de investigación que la biomasa y actividad de orgánulos como mitocondrias o peroxisomas aumenta considerablemente en respuesta a estrés salino. Al mismo tiempo, mutantes con defectos en la biogénesis de los dos orgánulos demuestran fenotipos de sensibilidad al estrés. La principal función de los peroxisomas en levadura es la -oxidación de los ácidos grasos. Su producto final, acetil-Coenzima A, es introducido a la mitocondria donde sirve de precursor para el ciclo de Krebs y la generación de ATP vía la fosforilación oxidativa. La activación peroxisomal podría ser un mecanismo para compensar una disminución de la ruta glicolítica durante el estrés. Recientemente se ha descrito en levadura que existe un cierto grado de colocalización de peroxisomas con mitocondrias. En este trabajo queremos investigar si la activación peroxisomal condiciona la estimulación de la actividad mitocondrial y si el aumento de la biomasa y número de orgánulos ocurre dentro de la célula de un modo coordinado. Como aproximaciones se emplearon la microscopía confocal y el ensayo bioquímico de la actividad de la enzima succinato deshidrogenasa (SDH) para determinar la posible interconexión de peroxisomas y mitocondrias, al nivel de la distribución intracelular de los orgánulos y de la activación de la actividad respiratoria durante la adaptación celular a estrés osmótico.

[EN] The yeast Saccharomyces cerevisiae is an important model to understand the molecular and physiological basis of the adaptation of cells to environmental stress. In the case of alterations in salinity and/or osmolarity, some parameters of the complex adaptation of the cell have been defined already. Hyperosmotic stress triggers the biosynthesis and accumulation of osmolytes like glycerol, a regulated stop in cell cycle, global modulation of gene expression (activation of "defense" genes and repression of "housekeeping" genes) and others. Recently we have confirmed that the biomass and activity of organelles such as mitochondria or peroxisomes increase considerably in response to salt stress. At the same time, mutants with defects in the biogenesis of the two organelles show stress sensitivity phenotypes. The main function of peroxisomes in yeast is the β-oxidation of fatty acids. Its final product, acetyl-coenzyme A, is then introduced into the mitochondria where it serves as a precursor to the Krebs cycle and ATP generation via oxidative phosphorylation. Peroxisomal activation may be a mechanism to compensate for a decrease in the glycolytic pathway during stress. Furthermore, it has been recently described in yeast that a certain degree of colocalization exists between peroxisomes and mitochondria. In this work we will investigate whether peroxisomal activation is a prerequisite for the stimulation of mitochondrial activity, and whether the increase in biomass and number of the two organelles within the cell occurs in a coordinated fashion. The approach in this essay will use confocal microscopy and the assay of the activity of the enzyme succinate dehydrogenase (SDH) in order to investigate the possible interconnection of peroxisomes and mitochondria, at the level of the intracellular distribution of the organelles and the activation of the respiratory activity during cell adaptation to stress.