Mitofagia

Mitofagia
Fotografia de microscopía electrónica de transmisión de células renales de ratón que muestra una mitocondria en el interior de una vesícula autofágica.

La mitofagia (Et: Mito, apócope de mitocondria + gr φαγειν, comer) es una forma especializada de autofagia por la cual se degradan y reciclan selectivamente las mitocondrias transportándolas al compartimento hidrolítico de la célula.[1] [2] Este proceso celular se puede desencadenar en condiciones de privación de nutrientes para recuperarlos y dedicarlos a funciones más vitales, o también bajo escasez de oxígeno. Puede estar destinado a la eliminación de mitocondrias que se han son disfuncionales por desgaste, o como un control de calidad en el caso de que se haya producido una biogénesis defectuosa de este orgánulo. La finalidad sería evitar que las mitocondrias dañadas produzcan un exceso de especies reactivas de oxígeno con efectos dañinos potenciales para el resto de la célula, en especial por genotoxicidad.[3] Este mecanismo formaría parte de la homeostasia de la red mitocondrial, por la cual se regula su número por célula y su calidad de acuerdo a distintos parámetros, como la fisiología o la disponibilidad de nutrientes. Una mitocondria se recambia aproximadamente cada 15 días.[4] Por último, la mitofagia puede ser un proceso normal en el desarrollo de algunas células, por ejemplo, es necesaria para que los reticulocitos se conviertan en eritrocitos, o para la maduración de los linfocitos T.[5] [6] [7]

En algunas afecciones como la fibromialgia o la enfermedad de Parkinson se observa una tasa de mitofagia anormalmente elevada, es decir, un estrés autofágico, lo cual podría ser importante en la patogenia de ambas enfermedades.[8] [9] [10] Dadas las implicaciones para el balance energético de la célula, se está investigando en el papel de la mitofagia en el el cáncer, sida, envejecimiento y en las enfermedades neurodegenerativas.[2] [11] [12] [13] [14]

Contenido

Historia

  • La primera observación de una mitocondria en el interior de un autofagosoma fue realizada por Sam L. Clark en 1956 (publicada en 1957) en células renales de ratones recién nacidos.[15]
  • En 1962 Ashford y Porter demostraron por primera vez de forma convincente la existencia de autofagia en hepatocitos, observando mitocondrias en autofagosomas.[16]
  • En los años 1960 Christian de Duve realiza una serie de estudios tras los cuales caracteriza la autofagia, acuñando este término en 1963.[17] [18] [19] Sin embargo, durante mucho tiempo se pensó que era un proceso no selectivo y sometido a una regulación de tipo general.[20]
  • A mediados de los años 1980 se comenzó a observar que los autofagosomas degradaban preferentemente componentes particulares del citosol y comenzaron a nombrarse algunos de ellos, por ejemplo, "pexofagia" para la degradación selectiva de los peroxisomas.[21]
  • En 2005 Lemasters acuñó el término "mitofagia" proponiendo que esta forma de autofagia no se produce al azar, sino que está dirigida por mecanismos selectivos.[1]

Mitofagia y envejecimiento

La teoría del eje lisosómico-mitocondrial del envejecimiento señala que las células postmitóticas (aquellas que no se renuevan, como las neuronas) acumulan el pigmento llamado lipofucsina principalmente como subproducto de la mitofagia, y que a su vez, este pigmento no degradabe e inexcretable contiene hierro capaz de transformar el peróxido de hidrógeno que se fuga de las mitocondrias en oxhidrilo mediante la reacción de Fenton gracias al hierro reducido procedente de proteínas mitocondriales como el citocromo c que los compartimentos lisosómicos con lipofucsina contienen secuestrados en un entorno ácido. Estos compartimentos además reclutan lisosomas primarios que vierten su contenido sin obtener un retorno de nutrientes, con el correspondiente gasto energético. Por último, la lipofucsina interferiría en el turnover o recambio de proteínas inhibiendo el proteasoma.[22]

Véase también

Referencias

  1. ↑ a b Lemasters, JJ (2005). «Selective mitochondrial autophagy, or mitophagy, as a targeted defense against oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and aging». Rejuvenation Res 8 (1):  pp. 3-5. PMID 15798367. 
  2. ↑ a b Journo, D.; A. Mor, H. Abeliovich (2009). «Aup1-mediated Regulation of Rtg3 during Mitophagy». Journal of Biological Chemistry 284 (51):  pp. 35885-35895. doi:10.1074/jbc.M109.048140. ISSN 0021-9258. 
  3. ↑ [|_ Scheffler, Immo E.] (2008). «3.3.4». Mitochondria (2ª edición). Wiley-Liss. pp. 54. ISBN 9780470040737. http://books.google.es/books?id=tu8dI3OofDMC&pg=PA54&dq=mitocondrial+turnover. 
  4. ↑ Tanaka, Atsushi (02-04-2010). «Parkin-mediated selective mitochondrial autophagy, mitophagy: Parkin purges damaged organelles from the vital mitochondrial network». FEBS Letters 584 (7):  pp. 1386-1392. doi:10.1016/j.febslet.2010.02.060. ISSN 1873-3468. 
  5. ↑ Zhang, Ji; Paul A Ney (18-04-2010). «Reticulocyte mitophagy: Monitoring mitochondrial clearance in a mammalian model». Autophagy 6 (3). ISSN 1554-8635. 
  6. ↑ Pua, H. H.; J. Guo, M. Komatsu, Y.-W. He (2009). «Autophagy Is Essential for Mitochondrial Clearance in Mature T Lymphocytes». The Journal of Immunology 182 (7):  pp. 4046-4055. doi:10.4049/jimmunol.0801143. ISSN 0022-1767. 
  7. ↑ Pua, Heather H; You-Wen He (2009). «Autophagy and lymphocyte homeostasis». Current Topics in Microbiology and Immunology 335:  pp. 85-105. doi:10.1007/978-3-642-00302-8_4. ISSN 0070-217X. 
  8. ↑ Cordero, Mario D; Manuel De Miguel, Ana M Moreno Fernández, Inés M Carmona López, Juan Garrido Maraver, David Cotán, Lourdes Gómez Izquierdo, Pablo Bonal, Francisco Campa, Pedro Bullon, Plácido Navas, José A Sánchez Alcázar (28-01-2010). «Mitochondrial dysfunction and mitophagy activation in blood mononuclear cells of fibromyalgia patients: implications in the pathogenesis of the disease». Arthritis Research & Therapy 12 (1):  pp. R17. doi:10.1186/ar2918. ISSN 1478-6362. 
  9. ↑ Narendra, Derek; Atsushi Tanaka, Der-Fen Suen, Richard J Youle (2009-07). «Parkin-induced mitophagy in the pathogenesis of Parkinson disease». Autophagy 5 (5):  pp. 706-708. ISSN 1554-8635. 
  10. ↑ Dagda, Ruben K; Jianhui Zhu, Scott M Kulich, Charleen T Chu (16-08-2008). «Mitochondrially localized ERK2 regulates mitophagy and autophagic cell stress: implications for Parkinson's disease». Autophagy 4 (6):  pp. 770-782. ISSN 1554-8635. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2574804/pdf/nihms57365.pdf. 
  11. ↑ Chen, H.; D. C. Chan (2009). «Mitochondrial dynamics-fusion, fission, movement, and mitophagy-in neurodegenerative diseases». Human Molecular Genetics 18 (R2):  pp. R169-R176. doi:10.1093/hmg/ddp326. ISSN 0964-6906. 
  12. ↑ Ordys, Bartlomiej B; Séverine Launay, Ruth F Deighton, James McCulloch, Ian R Whittle (24-04-2010). «The Role of Mitochondria in Glioma Pathophysiology». Molecular Neurobiology. doi:10.1007/s12035-010-8133-5. ISSN 1559-1182. 
  13. ↑ Dinkins, Christina; John Arko-Mensah, Vojo Deretic (16-04-2010). «Autophagy and HIV». Seminars in Cell & Developmental Biology. doi:10.1016/j.semcdb.2010.04.004. ISSN 1096-3634. 
  14. ↑ Terman, Alexei; Tino Kurz, Marian Navratil, Edgar A. Arriaga, Ulf T. Brunk (2010). «Mitochondrial Turnover and Aging of Long-Lived Postmitotic Cells: The Mitochondrial–Lysosomal Axis Theory of Aging». Antioxidants & Redox Signaling 12 (4):  pp. 503-535. doi:10.1089/ars.2009.2598. ISSN 1523-0864. 
  15. ↑ Clark, Sam L Jr. (1957). «Cellular differentiation in the kidneys of newborn mice studied with the electron microscope». J Biophys Biochem Cytol. 3 (3):  p. 353. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2224034/pdf/349.pdf. 
  16. ↑ ASHFORD, T P; K R PORTER (1962-01). «Cytoplasmic components in hepatic cell lysosomes». The Journal of Cell Biology 1:  pp. 198-202. ISSN 0021-9525. 
  17. ↑ Lysosomes.. John Wiley & Sons Inc. 2008. ISBN 9780470715314. 
  18. ↑ Klionsky, Daniel J (16-08-2008). «Autophagy revisited: a conversation with Christian de Duve». Autophagy 4 (6):  pp. 740-743. ISSN 1554-8635. 
  19. ↑ Deter, R L; P Baudhuin, C De Duve (1967-11). «Participation of lysosomes in cellular autophagy induced in rat liver by glucagon». The Journal of Cell Biology 35 (2):  pp. C11-16. ISSN 0021-9525. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2107130/pdf/C11.pdf. 
  20. ↑ Goldman, Scott J; Robert Taylor, Yong Zhang, Shengkan Jin (18-01-2010). «Autophagy and the degradation of mitochondria». Mitochondrion. doi:10.1016/j.mito.2010.01.005. ISSN 1872-8278. 
  21. ↑ Klionsky, Daniel J (2007-11). «Autophagy: from phenomenology to molecular understanding in less than a decade». Nature Reviews. Molecular Cell Biology 8 (11):  pp. 931-937. doi:10.1038/nrm2245. ISSN 1471-0080. 
  22. ↑ Terman, Alexei; Tino Kurz, Marian Navratil, Edgar A. Arriaga, Ulf T. Brunk (2010). «Mitochondrial Turnover and Aging of Long-Lived Postmitotic Cells: The Mitochondrial–Lysosomal Axis Theory of Aging». Antioxidants & Redox Signaling 12 (4):  pp. 503-535. doi:10.1089/ars.2009.2598. ISSN 1523-0864. 

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