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

Las mitocondrias desempeñan un papel fundamental a la hora de proporcionar la energía necesaria para el funcionamiento adecuado de las células. En las mitocondrias, la energía es producida por la cadena respiratoria, que consta de cinco complejos llamados CI-CV. Estos complejos pueden ensamblarse en supercomplejos, pero se sabe poco sobre el papel de este proceso y su control.

Una nueva investigación examina los mecanismos de ensamblaje supercomplejo y revela la influencia significativa de los factores de ensamblaje mitocondrial en la regeneración del tejido cardíaco. El estudio fue codirigido por el Dr. José Antonio Henriques del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) y la Dra. Nadia Mercader de la Universidad de Berna en Suiza, científica visitante en el CNIC.

Una investigación publicada en la revista Developmental Cell muestra que un miembro de la familia de proteínas Cox7a desempeña un papel fundamental en el ensamblaje de los dímeros CIV y que este ensamblaje es fundamental para adecuada función mitocondrial 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 anteriores de ambos grupos han demostrado que cuando 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 daría como resultado la formación de CIV sin capacidad de asociación, mientras que las moléculas de CIV que contienen Cox7a1 se asociarían para formar homodímeros de CIV. Un nuevo estudio demuestra experimentalmente el papel de Cox7a1 en la formación de estos homodímeros CIV.

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

Trabajando en 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.

“Cox7a1 se expresa principalmente en células del músculo estriado, y fue el tejido del músculo esquelético el más afectado por la falta de función de Cox7a1. El otro tipo principal de músculo estriado es el músculo cardíaco o miocardio”, explicó el Dr. Enríquez.

Sin embargo, si bien la pérdida de Cox7a1 en el músculo esquelético fue perjudicial, su ausencia en el músculo cardíaco mejoró la respuesta regenerativa del corazón a la lesión.

“Este resultado muestra que estas proteínas desempeñan un papel clave en la activación de la capacidad del corazón para repararse a sí mismo después de una lesión”, explicó la primera autora del estudio, Carolina García-Poyatos.

Para comprender mejor la función de Cox7a1, los investigadores del CNIC Enrique Calvo y Jesús Vázquez realizaron un estudio proteómico del músculo esquelético y el miocardio del pez cebra que carece de Cox7a1. Este análisis se amplió con un estudio de metabolómica realizado por colegas de la Universidad de Berna. Este análisis conjunto reveló diferencias significativas con respecto a los peces no modificados con expresión intacta de Cox7a1.

“Estos resultados sugieren que las moléculas involucradas en el ensamblaje de supercomplejos mitocondriales pueden tener efectos significativos en el control metabólico, quizás abriendo el camino a nuevos tratamientos para enfermedades cardíacas y otras afecciones metabólicas”, dijo el Dr. Mercader.

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

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