Browsing by Author "Lagos Quiñones, Daniel Alejandro"

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    Effect of Charcot Marie Tooth causing Mitofusin-2 mutations in the mitochondrial fusion and fission balance
    (2023) Lagos Quiñones, Daniel Alejandro; Eisner Sagüés, Verónica Raquel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    Las mitocondrias son organelos altamente dinámicos, mediado por procesos de fusión y fisión. Si bien se conocen los mecanismos moleculares que regulan casa proceso, se desconoce la maquinaria que media el equilibrio entre ellos. Las mutaciones en la proteína de fusión mitocondrial MFN2 se asocian al desarrollo Charcot Marie-Tooth 2A, una enfermedad neurodegenerativa de neuronas motoras. Estas mutantes de MFN2 alteran la morfología mitocondrial. Se desconoce si mutaciones de Mfn2 pueden afectar directamente la fisión mitocondrial. Nosotros evaluamos el efecto de mutantes de MFN2 que causan CMT2A en el equilibrio de fusión y fisión, y el metabolismo oxidativo. Estudiamos fibroblastos de piel derivados de individuos control y pacientes con CMT2A que portaban las mutantes MFN2-L248H o MFN2-M376V, además de fibroblastos embrionarios de ratón (MEF) WT que expresan de manera aguda o estable cada mutante. Evaluamos la morfología y los eventos de fusión y fisión mitocondrial mediante microscopía confocal en células vivas. Se estudiaron los niveles de proteínas de fusión y fisión, la tasa de consumo de oxígeno (OCR), la tasa de acidificación extracelular (ECAR) y subunidades de los complejos de la fosforilación oxidativa (OXPHOS). Los fibroblastos derivados de pacientes y células MEF WT que portan mutaciones L248H y M376V muestran una inhibición de la dinámica de fusión, asociado a alteración en los niveles de proteínas de fusión. Pero, MFN2-L248H determina una morfología mitocondrial hiperelongada opuesta a la fragmentación en las células que expresan MFN2-M376V. Consistentemente, MFN2-L248H indujo inhibición de la fisión, y aumento en pDrp1-Ser637 (anti-fisión). Las células que expresan MFN2-M376V muestran niveles aumentados de la forma pro-fisión de Drp1 (pSer616). Finalmente, las células MFN2-L248H muestran un aumento de OCR, pero caída en complejos de OXPHOS. M376V induce un aumento de ECAR, lo que sugiere un metabolismo más glicolítico. Por lo tanto, las mutaciones de MFN2 causantes de CMT2A alteran la dinámica de fisión mitocondrial, sumado a los defectos en fusión, que alteran en el metabolismo oxidativo de manera particular. Nuestro trabajo devela un nuevo mecanismo que puede contribuir a la fisiopatología de CMT2A.
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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.