Las mitocondrias son orgánulos celulares que desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la salud celular. u homeostasis. Una forma en que las mitocondrias hacen esto es recolectando energía a través de la fosforilación oxidativa, donde varias enzimas en las mitocondrias liberan energía para producir la molécula ATP, la "moneda de energía" de la célula que se puede utilizar en otros procesos. Esta es la razón por la que las mitocondrias se describen a menudo como la "fuente de energía" de la célula.

La mayoría de las proteínas mitocondriales están codificadas por el ADN en el núcleo de la célula. Sin embargo, las mitocondrias también contienen un poco de su propio ADN, que también codifica algunas de sus proteínas. Debido a este doble origen, Las mitocondrias son propensas al estrés proteotóxico:varios factores que dañan la producción, plegable, y estructura 3D de proteínas mitocondriales, afectando así su función.

Las mitocondrias mantienen la salud de sus proteínas (o "proteostasis") a través de una intrincada red de control de calidad de proteínas chaperonas y enzimas proteasas. Un ejemplo es la respuesta de la proteína mitocondrial desplegada (UPRmt), que describe una secuencia de eventos de reparación que se desencadenan cuando una proteína mitocondrial se desdobla o se desdobla, y las proteínas chaperonas no pueden manejarlo.

El UPRmt esencialmente sincroniza una serie de eventos mitocondriales y nucleares para garantizar la proteostasis mitocondrial, y se sabe que juega un papel clave en el metabolismo y el envejecimiento de las células de los mamíferos. Sin embargo, los científicos no han sabido si también existe en las plantas.

Ahora, Johan Auwerx y el becario postdoctoral Xu Wang en el laboratorio de Auwerx en EPFL han publicado un estudio que muestra por primera vez que el UPRmt ocurre también en plantas en respuesta al estrés proteotóxico. Los científicos estudiaron una pequeña planta euroasiática Arabidopsis thaliana, que se ha utilizado como organismo modelo para el estudio de la genética, evolución, y desarrollo de plantas desde principios del siglo XX.

Los investigadores utilizaron doxiciclina, un antibiótico que bloquea la traducción de genes en las mitocondrias para inducir estrés proteotóxico en las mitocondrias de la planta, y descubrió que activaba una UPRmt específica de la planta y retrasaba el crecimiento de las células vegetales, así como su envejecimiento biológico (senescencia). Esto coincide con estudios anteriores que informan que UPRmt aumenta la vida útil de gusanos (C. elegans) y moscas (Drosophila melanogaster).

Al buscar las señales biológicas subyacentes a la comunicación mito-nuclear en el UPRmt, los investigadores encontraron una respuesta hormonal sistémica en la célula vegetal. Las hormonas vegetales (fitohormonas) activan una señal desde el núcleo a la mitocondria para reparar el estrés.

"Descubrimos que la señalización de hormonas vegetales es un mediador esencial que regula la proteostasis mitocondrial en las plantas, "dice Johan Auwerx." Además, Nuestros datos no solo destacan la naturaleza universal de las características clave de las vías de señalización del estrés mitonuclear, como el UPRmt conservado, pero también indican efectores específicos y circuitos transcripcionales que son divergentes entre los reinos vegetal y animal ".