Influencia de la lipoperoxidación sobre la fase final del metabolismo energético mitocondrial de Saccharomyces cerevisiae

Abstract

The mitochondria is the main site of ATP synthesis by coupling electron transport and pumping protons by the electron transport chain (CTE) to generate the protomotive force, which drives the synthesis of ATP by ATP synthase. The EROs generated during this process or those produced by extramitochondrial sources, can mainly oxidize the mitochondrial membrane lipids (lipoperoxidation) and cause damage to the CTE that increases the formation of ERO. Recent studies have shown that the decrease in the degree of unsaturation of membrane lipids reduces the susceptibility of CTE to oxidative stress by decreasing damage to the mitochondrial membrane. In relation to the above, the increase in resistance of membrane lipids to peroxidation could also protect other mitochondrial functions involved in the final phase of mitochondrial energy metabolism from the damaging effects of oxidative stress such as the establishment of membrane potential. mitochondrial (∆Ψ mit) and the functioning of ATPase F1F0, resulting in better preservation of cellular functions dependent on ATP. To test this hypothesis, in the present study the contribution of lipoperoxidation in the reduction of mitochondrial membrane potential, in the damage on mitochondrial ATPase activity and in two ATP-dependent functions such as the expulsion of K+ and H+. To demonstrate this hypothesis, Saccharomyces cerevisiae yeast was used as a study model, because the native composition of its membrane fatty acids consists of lipoperoxidation resistant fatty acids since said composition can be manipulated by the addition of susceptible fatty acids to this process.

La mitocondria es el principal sitio de síntesis de ATP mediante el acoplamiento del transporte de electrones y el bombeo de protones por la cadena transportadora de electrones (CTE) para generar la fuerza protomotriz, la cual impulsa la síntesis de ATP por la ATP sintasa. Las ERO generadas durante este proceso o las producidas por las fuentes extramitocondriales, pueden oxidar principalmente a los lípidos de membrana mitocondrial (lipoperoxidación) y provocar un daño en la CTE que incrementa la formación de ERO. Estudios recientes han demostrado que la disminución en el grado de insaturación de los lípidos de membrana reduce la susceptibilidad de la CTE al estrés oxidativo al disminuir el daño sobre la membrana mitocondrial. En relación a lo anterior, el incremento en la resistencia de los lípidos membranales a la peroxidación podría también proteger de los efectos dañinos del estrés oxidativo a otras funciones mitocondriales involucradas en la fase final del metabolismo energético mitocondrial tales como, el establecimiento del potencial de membrana mitocondrial (∆Ψ mit) y el funcionamiento de la ATPasa F1F0, dando como resultado una mejor preservación de funciones celulares dependientes de ATP. Para comprobar esta hipótesis, en el presente estudio se evaluó la contribución de la lipoperoxidación en la disminución del potencial de membrana mitocondrial, en el daño sobre la actividad de la ATPasa mitocondrial y en dos funciones dependientes de ATP como lo son la expulsión de K+ y H+. Para demostrar esta hipótesis se utilizó como modelo de estudio a la levadura Saccharomyces cerevisiae, debido a que la composición nativa de sus ácidos grasos de membrana consiste de ácidos grasos resistentes a la lipoperoxidación y a que dicha composición puede ser manipulada mediante la adición de ácidos grasos susceptibles a este proceso.