Estudo das alterações do proteoma mitocondrial associadas à MADD

Abstract

A deficiência múltipla de acil-CoA desidrogenases (MADD) é um dos défices conhecidos da β-oxidação mitocondrial, causado por mutações nos genes que codificam as proteínas ETFDH e ETF ou por alterações ainda não totalmente caracterizadas do metabolismo da riboflavina. Muito embora já se conheçam alguns estudos sobre estes défices da β-oxidação, os mecanismos e alterações subjacentes às variadas manifestações fenotípicas encontram-se ainda pouco conhecidos. De modo a contribuir para uma melhor clarificação dos mecanismos de adaptação celular à MADD, dando particular ênfase à mitocôndria, no estudo realizado no âmbito desta dissertação utilizou-se uma abordagem proteómica baseada na análise electroforética bi-dimensional seguida da identificação das proteínas por espectometria de massa, da fracção mitocondrial isolada de fibroblastos obtidos de biopsias da pele de dois doentes com MADD do tipo III, um com um défice de ETFDH (Doente 1) e o outro com um défice de ETF (Doente 2). Com esta abordagem experimental foram detectadas 248 proteínas mitocondriais, das quais 28 se encontravam diferentemente expressas no Doente 1 e 33 no Doente 2. De entre estas proteínas diferentemente expressas são de realçar a sobreexpressão de chaperones, como a Hsp90 ou a Hsp7C, e de enzimas antioxidantes, como a glutationa S-transferase e superóxido dismutase, e ainda de algumas proteínas ligadas à apoptose, como por exemplo a GAPDH. De um modo geral, este estudo proporciona uma perspectiva global das principais adaptações da mitocôndria nos casos moderados de MADD, revelando as principais vias alteradas através de variações na expressão de enzimas metabólicas, de proteínas responsáveis pela manutenção da homeostasia redox celular, pela qualidade funcional das proteínas mitocondriais e pela apoptose.

The multiple acyl-CoA dehydrogenases deficiency (MADD) is one of the known deficits of the mitochondrial β-oxidation process, caused by mutations in the genes that codify for the ETFDH and ETF proteins or by some not yet totally characterized riboflavin metabolism disturbs. Although there are some studies about these deficits of the β-oxidation, the mechanisms and alterations underlying the several phenotypic manifestations are yet hardly understood. In order to contribute to a better understanding of the cellular adaptation mechanisms to MADD, giving particular emphasis to mitochondria, in this study it was used a proteomic approach based in the bi-dimensional electrophoretic analysis followed by the protein identification by mass spectometry of the mitochondrial fraction isolated from fibroblasts obtained by skin biopsy of two patients with type III MADD, one with a deficit of ETFDH (Patient 1) and the other with a deficit of ETF (Patient 2). With this experimental approach it was detected 248 mitochondrial proteins, of which 28 were differently expressed in patient 1 and 33 in Patient 2. Among these differently expressed proteins, an overexpression of chaperones, like Hsp90 or Hsp7C, antioxidants enzymes, like glutathione S-transferase and superoxide dismutase (MnSOD), and also of some proteins associated with apoptosis, like GAPDH, was observed. In general, this study provides a global perspective of the main mitochondrial adaptations in two moderate cases of MADD, revealing the main pathways involved, based on the alterations of metabolic enzymes expression and of proteins that regulate cellular homeostasis, protein quality control and apoptosis.