Un nuevo estudio revela el papel clave de las proteínas mitocondriales en la regeneración cardiaca

Las mitocondrias desempeñan un papel fundamental en el suministro de la energía necesaria para el correcto funcionamiento celular. En ellas, la energía se produce mediante la cadena respiratoria, compuesta por cinco complejos, denominados CI-CV. Estos complejos pueden unirse en supercomplejos, pero se sabe poco sobre la función de este proceso y su control.

El nuevo estudio examina los mecanismos de ensamblaje de supercomplejos y revela un impacto significativo de los factores de ensamblaje mitocondrial en la regeneración del tejido cardíaco. El estudio fue codirigido por el Dr. José Antonio Enríquez, del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), y la Dra. Nadia Mercader, de la Universidad de Berna (Suiza), investigadora visitante en el CNIC.

Un estudio publicado en la revista Developmental Cell muestra que el miembro de la familia de proteínas Cox7a juega un papel fundamental en el ensamblaje de los dímeros CIV y que este ensamblaje es crítico para el correcto funcionamiento de las mitocondrias y por tanto para la producción de energía celular.

La familia de proteínas Cox7a incluye tres miembros: Cox7a1, Cox7a2 y Cox7a2l (también llamada SCAF1). Estudios previos de ambos grupos han demostrado que cuando el CIV contiene SCAF1, se asocia fuertemente con CIII, formando un supercomplejo respiratorio conocido como respirasoma. En estos estudios previos, los autores plantearon la hipótesis de que la inclusión de Cox7a2 resultaría en un CIV incapaz de asociarse, mientras que las moléculas de CIV que contienen Cox7a1 se asociarían para formar homodímeros de CIV. El nuevo estudio demuestra experimentalmente el papel de Cox7a1 en la formación de estos homodímeros de CIV.

Célula del Desarrollo (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

Trabajando con un modelo de pez cebra, los investigadores descubrieron que la ausencia de Cox7a1 impedía la formación de dímeros CIV y la pérdida de estos dímeros afectaba el peso y la capacidad de natación de los peces afectados.

“La Cox7a1 se expresa principalmente en las células musculares estriadas, y fue el tejido muscular esquelético el que más se vio afectado por la falta de función de la Cox7a1. El otro tipo principal de músculo estriado es el músculo cardíaco o miocardio”, explicó el Dr. Enriquez.

Sin embargo, mientras que la pérdida de Cox7a1 en el músculo esquelético fue perjudicial, su ausencia en el músculo cardíaco mejoró la respuesta regenerativa cardíaca a la lesión.

"Este resultado demuestra que estas proteínas juegan un papel clave en la activación de la capacidad del corazón para repararse tras una lesión", explicó la primera autora del estudio, Carolina García-Pojatos.

Para explorar más a fondo la función de Cox7a1, los investigadores del CNIC Enrique Calvo y Jesús Vásquez realizaron un estudio proteómico del músculo esquelético y el miocardio en peces cebra carentes de Cox7a1. Este análisis se complementó con un estudio metabolómico realizado por colegas de la Universidad de Berna. Este análisis combinado reveló diferencias significativas con respecto a los peces no modificados con expresión intacta de Cox7a1.

"Estos resultados sugieren que las moléculas implicadas en el ensamblaje de supercomplejos mitocondriales podrían tener efectos significativos en el control metabólico, lo que posiblemente abriría el camino a nuevos tratamientos para enfermedades cardíacas y otras afecciones metabólicas", afirmó el Dr. Mercader.

Según el equipo de investigación, este descubrimiento representa "un importante paso adelante en la comprensión de los mecanismos celulares implicados en la regeneración cardíaca y puede señalar el camino hacia el desarrollo de terapias destinadas a estimular la regeneración cardíaca".

Los autores concluyen que los factores de ensamblaje mitocondrial pueden influir significativamente en el control metabólico.