Browsing by Author "Cartes Saavedra, Benjamín Tomás"

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    Characterization of OPA1 disease-related mutations and their effect on mitochondrial fusion dynamics, cristae organization and calcium homeostasis
    (2020) Cartes Saavedra, Benjamín Tomás; Eisner Sagüés, Verónica Raquel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    La fusión de la membrana interna mitocondrial y la forma de las crestas mitocondriales son dependientes de la proteína OPA1. Mutaciones en el gen de OPA1 provocan una enfermedad llamada Atrofia Óptica Autosómica Dominante (ADOA), la cual es una de las principales causas de ceguera hereditaria. Los dominios GTPasa y el dominio effector de la actividad GTPasa (GED) son esenciales para el papel de OPA1 en su actidiad de fusión, sin embargo, el papel específico que cumple cada dominio en las funciones de OPA1 aun son aún desconocidos. Interesantemente, pacientes con mutaciones en el domino GTPasa tienen un mayor riesgo de desarrollar síntomas multisistémicos. En este estudio, se analizaron mutaciones de OPA1 en los dominios GTPasa y GED para entender la contribución de cada dominio a la función de la proteína, mediante experimentos con células de pacientes con ADOA or experimentos de ganancia de función en líneas celulares. Las mutantes de OPA1 en el dominio GTPasa y GED mostraron alteraciones diferenciales en la ultraestrcutrua mitocondrial. Además, la presencia de todas las mutantes inhibieron la actividad de fusión de las mitocondrias, sin embargo, algunas mutantes del dominio GTPasa presentaron una red mitocondrial hiperelongada. En este trabajo encontramos que el dominio GED es crucial para una actividad GTPasa adecuada. Sin embargo, el dominio GED, a diferencia del dominio GTPasa, no es requerido para mediar la fusión de las mitocondrias. Además, pesar de que el GED es un dominio de interacción con proteínas, este no sería necesario para formar oligomeros de OPA1. Finalmente, estudiamos el papel de OPA1 y sus dominios en la homeostasis del calcio intracelular, encontrando que la proteína, a través de su dominio GED, cumple un papel importante en la transferencia del calcio desde el Retículo Endoplásmico hacia la mitocondria. En resumen, las mutantes dominio-específicas de OPA1 muestran caracteríticas y funciones diferentes en la ultraestrcutura mitocondrial, acitidad de fusión de las mitocondrias y homeostasis del calcio intracelular, pudiendo ser éstas funciones clave en la severidad y progresión de la enfermedad de ADOA.
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    OPA1 disease-causing mutants have domain-specific effects on mitochondrial ultrastructure and fusion.
    (2023) Cartes Saavedra, Benjamín Tomás; Lagos Quiñones, Daniel Alejandro; Macuada, Josefa; Arancibia Radich, Duxan Andrés; Burté, Florence; Sjoberg, Marcela K.; Andrés Coke, María Estela; Horvath, Rita; Yu-Wai-Man, Patrick; Hajnoczky, Gyorgy; Eisner Sagüés, Verónica Raquel
    Inner mitochondrial membrane fusion and cristae shape depend on optic atrophy protein 1, OPA1. Mutations in OPA1 lead to autosomal dominant optic atrophy (ADOA), an important cause of inherited blindness. The Guanosin Triphosphatase (GTPase) and GTPase effector domains (GEDs) of OPA1 are essential for mitochondrial fusion; yet, their specific roles remain elusive. Intriguingly, patients carrying OPA1 GTPase mutations have a higher risk of developing more severe multisystemic symptoms in addition to optic atrophy, suggesting pathogenic contributions for the GTPase and GED domains, respectively. We studied OPA1 GTPase and GED mutations to understand their domain-specific contribution to protein function by analyzing patient-derived cells and gain-of-function paradigms. Mitochondria from OPA1 GTPase (c.870+5G>A and c.889C>T) and GED (c.2713C>T and c.2818+5G>A) mutants display distinct aberrant cristae ultrastructure. While all OPA1 mutants inhibited mitochondrial fusion, some GTPase mutants resulted in elongated mitochondria, suggesting fission inhibition. We show that the GED is dispensable for fusion and OPA1 oligomer formation but necessary for GTPase activity. Finally, splicing defect mutants displayed a posttranslational haploinsufficiency-like phenotype but retained domain-specific dysfunctions. Thus, OPA1 domain-specific mutants result in distinct impairments in mitochondrial dynamics, providing insight into OPA1 function and its contribution to ADOA pathogenesis and severity.