Rol de la E3 ligasa NEDD4-1 en la regulación de Mitofagia en células miogénicas
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El músculo esquelético de los vertebrados cuenta con la capacidad de regenerarse tras sufrir un daño, gracias a una pequeña población de células troncales musculares conocidas como células satélite (CS), las cuales se mantienen en un estado quiescente o de reposo proliferativo. El daño muscular desencadena distintos eventos, incluyendo la liberación de señales que activan a las CS, induciendo la entrada al ciclo celular y proliferación, generando células hijas, las cuales irán a reparar una fibra dañada o formar una fibra muscular de novo. Parte de las CS activadas escapan del proceso de diferenciación celular, recuperando el estado troncal, permitiendo la renovación de la población de CS quiescentes. En este contexto, PAX7 ha sido descrito como un factor de transcripción fundamental para la función de las CS, ya que su expresión promueve la mantención/readquisición del estado troncal, mientras que la reducción de sus niveles proteicos, permite la progresión miogénica y diferenciación terminal. La ubiquitin ligasa NEDD4-1 es capaz de ubiquitinar a PAX7, promoviendo su degradación vía proteosoma. Otros blancos moleculares de NEDD4-1 han sido descritos en diversos procesos celulares, más su función en distintas vías asociadas a la regeneración muscular ha sido poco explorada.
Recientemente se ha descrito que la autofagia favorece la regeneración muscular promoviendo la mantención de la troncalidad de las CS y la diferenciación de mioblastos a miotubos y miofibras. Investigaciones previas muestran que el silenciamiento de la expresión de NEDD4-1 inhibe el flujo autofágico a través de la desregulación de los niveles de p62 y LC3, proteínas claves en la selección de cargos y formación de los autofagosomas, respectivamente. Además, el silenciamiento de NEDD4-1 resulta en la acumulación de mitocondrias con formas aberrantes. Estas observaciones sugieren que NEDD4-1 podría tener funciones más complejas durante la progresión miogénica, ya que además de participar en la regulación de la troncalidad de las CS, podría participar en el control de la autofagia general o específica (ej. mitofagia).
En base a estos antecedentes, en esta tesis doctoral se buscó entender cómo NEDD4-1 participa de la regulación de la mitofagia en células miogénicas, en el marco de los procesos de proliferación y diferenciación miogénica, junto a la regeneración muscular. Las estrategias experimentales principales que fueron utilizadas son: i) la pérdida de función de NEDD4-1 y ii) la modulación farmacológica de la autofagia. Metodológicamente, i) se abordó in vitro mediante silenciamiento (siRNA) e in vivo mediante un modelo de recombinación genética célula-específica; ii) se abordó principalmente in vitro (cultivos celulares). Tanto en i) como en ii) se midieron marcadores de regeneración (PAX7,MYOG,MHC), autofagia (LC3,p62) y masa mitocondrial (mtHSP70).
Los resultados obtenidos en esta tesis doctoral indican que la ausencia de NEDD4-1 resulta en una regeneración muscular deficiente y la caída en marcadores miogénicos claves en el proceso regenerativo, a su vez se observa una población mitocondrial con fenotipo fragmentado, una caída de los niveles de marcadores de masa mitocondrial y de flujo autofágico. Estos resultados apoyan la hipótesis de que NEDD4-1 es una proteína importante dentro de la regulación de la homeostasis mitocondrial y flujo autofágico, ambos procesos que han sido demostrados como fundamentales para una correcta regeneración muscular.
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Tesis (Doctor en Ciencias Biológicas con mención en Biología Celular y Molecular)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2024