Influencia de la peroxidación lipídica sobre la susceptibilidad de la cadena de transporte de electrones al daño por el estrés oxidativo: estudios en Saccharomyces cerevisiae

Abstract

The electron transport chain (ETC) of mitochondrion plays a key role in the generation of the energy needed for vital processes of the cell. As well, the ETC is the main source of reactive oxygen species (ROS) and is a rich source of iron (Fe), which is potentially toxic due to its prooxidant properties. ETC functionality can become affected through the direct attack of ROS over complexes that comprise ETC. Since membrane lipids are the primary target of ROS, the hypothesis of this work is that lipoperoxidation can augment the sensitivity of ETC to oxidative damage since some ETC complexes require specific phospholipid-protein interactions for their adequate functioning. The damage in such interactions could lead to an increase in the ROS generation due to Fe release from prosthetic groups of ETC and altered electrons flow through ETC causing partial oxygen reduction. To test this hypothesis, in the present work it was studied the effect of oxidative stress on the activity of the ETC complexes from mitochondria of the yeast Saccharomyces cerevisiae. This microorganism was used as a model of study because of its resistance to lipoperoxidation, attributable to its native fatty acid composition. In fact, fatty acid composition can be easily manipulated to augment sensitivity of yeast to lipoperoxidation, which allows discriminating the effects that are attributable to lipoperoxidation from those provoked by direct interaction between ROS with ETC components. The enrichment with linolenic acid (C18:3) increased the sensitivity of spheroplasts and mitochondria to lipoperoxidation. Lipoperoxidation increased the sensitivity of ETC to oxidative stress and this was associated with an increase in the sensitivity of complexes III and IV.

La cadena de transporte de electrones (CTE) de la mitocondria juega un papel crucial en la generación de la energía necesaria para todas las funciones vitales de la célula. Al mismo tiempo, la CTE es una de las principales fuentes generadoras de especies reactivas de oxígeno (ERO) en la célula y es una fuente rica de fierro (Fe) y H2O2, las cuales son especies potencialmente tóxicas. Dado que los lípidos de membrana son el blanco primario de las ERO, la hipótesis de este trabajo es que la peroxidación de los lípidos (lipoperoxidación) mitocondriales puede aumentar la sensibilidad de la CTE al daño oxidativo, debido a que algunos de los complejos que la conforman requieren de interacciones específicas fosfolípidos-proteína para su adecuado funcionamiento. El daño en dichas interacciones podría dar lugar a un aumento en la formación de ERO debido a la liberación del Fe de los grupos prostéticos de la CTE y a que podría alterarse el flujo de electrones y provocar la reducción parcial del oxígeno. Para comprobar esta hipótesis, en el presente trabajo se estudió el efecto del estrés oxidativo en la actividad de los complejos de la CTE de mitocondrias de la levadura Saccharomyces cerevisiae, la cual se utilizó como modelo de estudio debido a que su composición de ácidos grasos la hace resistente a la lipoperoxidación y a que puede ser fácilmente manipulada para aumentar su susceptibilidad a ese proceso. Lo anterior permite discernir los efectos que son atribuibles a la lipoperoxidación de aquellos provocados por la interacción directa de las ERO con la CTE. El enriquecimiento con ácido linolénico (C18:3) aumentó la sensibilidad de a la lipoperoxidación. La lipoperoxidación aumentó la sensibilidad de la CTE al estrés oxidativo debido a un aumento en la sensibilidad de los complejos III y IV.