Estudiar el papel de las mitocondrias, las estructuras especializadas dentro de las células responsables de la producción de energía, en las enfermedades metabólicas ha sido difícil debido a la falta de modelos animales con las mutaciones mitocondriales necesarias para observar estos pequeños orgánulos. Sin embargo, un equipo de la Universidad de Tsukuba ha generado el primer modelo de ratón con una mutación mitocondrial asociada a la enfermedad y ha demostrado que la enfermedad resultante es causada por un procesamiento defectuoso del ARN. Su estudio se publica en Nucleic Acids Research .

Las mitocondrias están rodeadas por una membrana y contienen una pequeña cantidad de su propio ADN. Este ADN mitocondrial codifica algunos componentes de la maquinaria generadora de energía, así como genes tanto para los ARN ribosómicos (componentes de la maquinaria que produce proteínas) como para los ARN de transferencia que juegan un papel clave en la síntesis de proteínas. Se sabe que las mutaciones en el genoma mitocondrial están relacionadas con algunos trastornos humanos como la diabetes, las enfermedades neurodegenerativas, la infertilidad y el cáncer.

Investigadores de la Universidad de Tsukuba fusionaron células que contenían mitocondrias portadoras de ADN mutante, pero sin núcleo, con células madre embrionarias a las que se les había eliminado todas sus mitocondrias con un fármaco llamado rodamina 6G, creando así un modelo de ratón que contenía la mutación A2748G. Esta mutación se encuentra en pacientes humanos, donde se conoce como mutación A3302G, y es una de las mutaciones mitocondriales comunes asociadas con algunas enfermedades humanas, como ciertas enfermedades neuromusculares, encefalopatía (daño cerebral) y trastornos metabólicos.

Los ratones que portaban este ADN mitocondrial mutante desarrollaron trastornos metabólicos que imitaban los síntomas que mostraban los pacientes humanos que portaban la mutación humana equivalente. Esto permitió un mayor estudio para descubrir el mecanismo molecular subyacente de la enfermedad asociada, que mostró que esta mutación afectaba el procesamiento de los ARN al interferir con la síntesis de proteínas en los ratones afectados.

"El procesamiento defectuoso del ARN que contenía la mutación A2748G condujo a una disminución en la traducción de una proteína conocida como ND1", explica el autor principal, el profesor Kazuto Nakada. "ND1 es un componente de un complejo proteico conocido como Complejo 1, el primero de cinco complejos proteicos clave en el proceso de generación de energía conocido como fosforilación oxidativa". La deficiencia del Complejo I resultante afectó la función de la vía de generación de energía celular, que luego provocó disfunción mitocondrial y trastornos metabólicos.

El desarrollo de este modelo abrirá nuevas vías para el descubrimiento científico en el estudio de las mitocondrias y múltiples enfermedades. + Explora más

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