Cada célula contém centenas de mitocôndriasimportant para o funcionamento celular. Estes são os descendentes evoluídos de antigas bactérias simbióticas e contêm um pequeno remanescente genomao DNA mitocondrial. A maior parte do DNA mitocondrial authentic foi migrou para o núcleo celular para ser incorporado ao ADN nuclearmas alguns genes permanecem. Infelizmente, o DNA mitocondrial é menos protegido e mais sujeito a danos do que o DNA nuclear, e a perda de função pode levar a mitocôndrias com mau funcionamento que prejudicam a célula. Acredita-se que esta seja uma contribuição importante para a perda da função mitocondrial relacionada à idade, uma das causas que contribuem para o envelhecimento degenerativo.
Cientistas do Fundação de Pesquisa SENSagora Instituto de Pesquisa em Longevidade desde o fusão com Lifespan.iohá muito que trabalham expressão alotópica de genes mitocondriais, o que significa colocar uma cópia desses genes no DNA nuclear, adequadamente alterada para que as proteínas possam encontrar o caminho de volta às mitocôndrias. Uma fonte de reserva de proteínas necessárias tornaria os danos ao DNA mitocondrial irrelevantes para a função celular. Este é um projecto desafiante e, dados os fundos limitados disponíveis até à information, foi alcançado apenas para alguns dos treze genes mitocondriais restantes. Mas foram feitos progressos e os materiais de investigação actuais descrevem um importante passo em frente. Os pesquisadores criaram uma linhagem de camundongos geneticamente modificada na qual a expressão alotópica de ATP8 claramente funciona para fornecer a proteína ATP8 necessária nas mitocôndrias.
Expressão Nuclear de um Gene Mitocondrial em Ratos
Anteriormente, a mesma equipe havia alcançado resultados promissores in vitromas encontrar um adequado modelo animal provou ser difícil: os genes do DNA mitocondrial (mtDNA) são tão essenciais que mutações neles geralmente tornam os ratos inviáveis. No entanto, existe uma cadeia específica de camundongos que abriga uma mutação relativamente benigna no ATP8, um gene que codifica uma subunidade do ATP sintase complexoque causa apenas um fenótipo levemente patológico. Ao lado desses mutantes, tipo selvagem ratos foram usados como controles.
A equipe sintetizou uma versão compatível nuclear do ATP8 e a inseriu no Lócus ROSA26um native de “porto seguro” bem caracterizado no genoma do camundongo. Este locus é amplamente utilizado em engenharia genética porque permite a expressão estável de genes inseridos em todo o organismo, sem interferir em outras funções genômicas essenciais. Os investigadores tiveram de superar desafios técnicos significativos para alcançar a expressão nuclear de um gene que é normalmente expresso nas mitocôndrias (expressão alotópica) e para tornar a proteína transferível para as mitocôndrias. Eventualmente, seus esforços valeram a pena: o ATP8 alotópico foi capaz de competir com o ATP8 mitocondrial mesmo em camundongos do tipo selvagem e superou o ATP8 mutante. O gene alotópico foi expresso em todos os tecidos testados pelos pesquisadores e a proteína foi integrada com sucesso na maquinaria mitocondrial.
Expressão exógena de ATP8, uma proteína codificada mitocondrial, do núcleo in vivo
Erros replicativos, reparo ineficiente e proximidade de locais de espécies reativas de oxigênio produção torna o DNA mitocondrial (mtDNA) suscetível a danos com o tempo. Nós exploramos in vivo expressão alotópica (reengenharia de genes mitocondriais e expressão deles a partir do núcleo) como uma abordagem para resgatar defeitos decorrentes de mutações no mtDNA. Usamos uma cepa de rato C57BL/6J(mtFVB) com uma naturalidade polimorfismo no gene ATP8 mitocondrial que codifica uma subunidade proteica da ATP sintase. Geramos um transgênico rato com um epítopogene ATP8 direcionado mitocondrial recodificado, expresso a partir do locus ROSA26 no núcleo e usou a cepa C57BL / 6J (mtFVB) para verificar a incorporação bem-sucedida.
A proteína ATP8 expressa alotopicamente em camundongos transgênicos foi expresso constitutivamente em todos os tecidos testados, transportado com sucesso para as mitocôndrias e incorporado na ATP sintase. A ATP sintase com transgene teve atividade semelhante ao controle não transgênico, sugerindo integração e função bem-sucedidas. A proteína ATP8 exógena não teve impacto negativo na função, metabolismo ou comportamento mitocondrial medido. Expressão alotópica bem sucedida de uma proteína codificada mitocondrialmente in vivo em um mamífero é um passo em direção à utilização da expressão alotópica como terapia genética em humanos para reparar consequências fisiológicas de defeitos do mtDNA que podem se acumular em doenças mitocondriais congênitas ou com a idade.
