Papel de la glutatión peroxidasa 2 (GPX2) en la producción mitocondrial de especies reactivas del oxígeno en el citocromo b de células de Saccharomyces cerevisiae en restricción calórica

Abstract

Mitochondrial reactive oxygen species (ROS) increases with aging and this has been associated to decreased longevity. Calorie restriction (CR) is the only non - genetic manipulation that extends longevity in a wide variety of organisms, including the yeast Saccharomyces cerevisiae. A mechanism by which CR may augment longevity is by decreasing ROS production due to increased electron flow in the cytochrome b subunit of the complex III, one of the main sites of ROS production in mitochondria. Glutathione peroxidase 2 (Gpx2) counteracts ROS mitochondrial ROS production, thus, the possibility exists that the beneficial effects of CR may be mediated by this enzyme. The goal of this work was to determine whether Gpx2 mediates longevity extension by CR by decreasing ROS production via the improvement of electron flow in the cytochrome b of the complex III. CR was induced in the wild - type BY4741 strain of S. cerevisiae and its Gpx2Δ mutant by the culture in a medium with 0.05% glucose, while standard medium with 2% glucose was used in non – restricted cultures, which were maintained up to 37 days to induce aging. CR increased yeast longevity in the WT strain, as higher cell viability was observed with 0.05% glucose than with 2%, which was not observed in the Gpx2Δ mutant. Maximal complex III activity was observed on the 17th day of aging in WT cells with CR, which was diminishing gradually up to 37 days of culture. In all the days studied, complex III activity was lower in the cells without CR, being negligible on the 37th day.

La producción mitocondrial de especies reactivas del oxígeno (ERO) incrementa con el envejecimiento y esto ha sido asociado con una disminución en la longevidad. La restricción calórica (RC) es la única manipulación no genética que extiende la longevidad en una amplia variedad de organismos, incluyendo a la levadura Saccharomyces cerevisiae. Un mecanismo por el cual la RC podría aumentar la longevidad es mediante la disminución de la producción de ERO al incrementar el flujo de electrones en la subunidad citocromo b del complejo III, uno de los principales sitios de producción de ERO en la mitocondria. La glutatión peroxidasa 2 (Gpx2) es una enzima contrarresta la producción mitocondrial de ERO, por lo que los efectos benéficos de la RC podrían estar mediados por esta enzima. El objetivo de este trabajo fue determinar si Gpx2 media el incremento de la longevidad de la levadura por la RC al preservar el flujo de electrones en el citocromo b del complejo III. Se indujo la RC en la cepa nativa (WT) BY4741 de S. cerevisiae y su mutante en el gen Gpx2Δ mediante el cultivo en medio con 0.05% de glucosa, y sin RC con 2% de glucosa hasta por 37 días para inducir el envejecimiento de los cultivos. Se observó que la RC aumentó la longevidad de la cepa WT, al detectarse una mayor viabilidad celular con RC que con 2% de glucosa, lo cual no se observó en la mutante Gpx2Δ. La actividad máxima del complejo III se observó a los 17 días de envejecimiento en las células WT con RC, la cual fue disminuyendo gradualmente hasta los 37 días de cultivo. En todos los casos, la actividad fue menor en las células sin RC, siendo casi nula a los 37 días.