MECANISMOS DE ADAPTACION DE LA ACTIVIDAD MITOCONDRIAL EN RESPUESTA A ESTRES
"[EN] Eukaryotic cells adapt to environmental changes "stress" through signal transduction pathways which coordinate complex adaptive responses. Mitochondria are able to respond to different external stimuli in a dynamic manner. In previous studies, mitochondria were shown to play an important role in adaptation to hyperosmotic stress and defects in many mitochondrial functions cause sensitivity to this stress. In the present work, we investigate novel mechanisms of mitochondrial adaptation in response to stress. First of all, the role of the mitochondrial pyruvate carrier complex (MPC) in this adaptation was analyzed. This carrier is composed by three proteins in yeast: Mpc1, Mpc2 and Mpc3. MPC3 is upregulated upon salt stress and during a diauxic shift, which leads to an increase in Mpc3 protein abundance. HOG pathway, implicated in osmostress response, is needed for the efficient induction of MPC3 transcription. Our analysis suggests that amino acid biosynthesis, respiration rate and oxidative stress tolerance are regulated by changes in the Mpc protein composition of the mitochondria. In this way, Mpc2 is most abundant under fermentative non stress conditions and important for amino acid biosynthesis, while Mpc3 is the most abundant family member upon salt stress or when high respiration rates are required. In addition, Mpc3 stimulates respiration and enhances tolerance to oxidative stress. Therefore, our results identify that the regulated mitochondrial pyruvate uptake via different Mpc proteins might be an important determinant of respiration rate and stress resistance. Secondly, since pyruvate flux to mitochondria is modified according to environmental conditions, here we study also possible changes in electron transport chain complex subunits. We found that a switch to partially or completely respiratory energy sources causes selective degradation of respiratory complex I and III subunits. Moreover, this degradation was also observed when there was a specific organelle damage caused by valinomycin, to maintain cell homeostasis. Interestingly, the loss of Atg32 function only partially affected the respiratory complex specific degradation, while the Atg11 protein was absolutely required in this process. Fission and fusion machinery proteins (Fzo1 and Fis1) and some mitochondrial proteases (Yme1, Pim1 and Afg3) also have a role in the valinomycin mediated mitophagy. This process might start by Atg11 accumulation in foci close to the mitochondria shortly after valinomycin treatment. In this work, we describe for the first time a specific mechanism of mitophagy mediated by damage in yeast, which opposes to the concept of a generalized degradation of the organelle. [ES] Las celulas eucariotas responden a cambios en su entorno "estres" a traves de rutas de transmision de senales que coordinan respuestas adaptativas muy complejas. Las mitocondrias son organulos muy dinamicos capaces de responder a diversos estimulos externos. En estudios anteriores, se demostro que la mitocondria tiene un papel en la adaptacion a estres hiperosmotico, ya que los mutantes con defectos en diversos componentes mitocondriales muestran mayor sensibilidad a este estres. En este trabajo, se ha investigado nuevos mecanismos de adaptacion de la actividad mitocondrial en respuesta a estres. Por una parte, se ha estudiado el papel del complejo transportador de piruvato mitocondrial (MPC) en esta adaptacion. Este transportador esta conformado por tres proteinas en levadura: Mpc1, Mpc2 y Mpc3. El gen MPC3 sufre una fuerte induccion transcripcional en condiciones de estres osmotico y cambio diauxico, que se traduce en un aumento de la cantidad de proteina Mpc3. Esta regulacion se vio que dependia de la ruta HOG, implicada en la respuesta a estres osmotico, y no ocurria en Mpc1 y Mpc2. Se comprobo, ademas, que los cambios en la composicion de MPC en la mitocondria regulaban la biosintesis de aminoacidos, la capacidad respiratoria y la tolerancia a estres oxidativo de la celula. De esta forma, Mpc2 es la proteina mas abundante en condiciones fermentativas sin estres y es necesaria para la biosintesis de aminoacidos; mientras que Mpc3 es el miembro mas abundante ante estres salino o cuando se requiere una elevada tasa respiratoria. Ademas, Mpc3 estimula la respiracion y aumenta la tolerancia a estres oxidativo. Por tanto, nuestros resultados identifican que la entrada de piruvato en la mitocondria y su posterior uso estan regulados por la composicion especifica de las subunidades del transportador y determina la tasa respiratoria y la resistencia a estres. Por otra parte, dado que el flujo de piruvato a la mitocondria se modificaba en funcion de las condiciones ambientales, se quiso estudiar que ocurria en los complejos de la cadena de transporte de electrones en estas condiciones. Se observo que los complejos I y III se degradaban ante elevadas tasas respiratorias, al parecer como un mecanismo de reciclaje. Ademas, ante un dano mitocondrial especifico utilizando valinomicina, tambien existia una degradacion especifica de los complejos respiratorios I y III, para mantener la homeostasis celular. Este proceso es dependiente de Atg11, e independiente de Atg32. Tambien parecen implicadas proteinas de la maquinaria de dinamica mitocondrial (Fzo1 y Fis1) y algunas proteasas mitocondriales (Yme1, Pim1 y Afg3) El inicio de este proceso parece producirse ante la aparicion de foci de Atg11 cercanos a la mitocondria. Se describe por primera vez en levadura un mecanismo especifico de mitofagia inducida por dano, que contrasta con el concepto de degradacion generalizada del organulo. [CAT] Les cel*lules eucariotes responen a canvis al seu entorn "estres" a traves de rutes de transmissio de senyals que coordinen respostes adaptatives molt complexes. Les mitocondries son organuls molt dinamics capacos de respondre a diversos estimuls externs. A estudis previs, es va demostrar que la mitocondria te un paper en l'adaptacio a estres hiperosmotic, ja que els mutants amb defectes en diversos components mitocondrials mostren major sensibilitat a aquest estres. A aquest treball, s'ha analitzat nous mecanismes d'adaptacio de l'activitat mitocondrial en resposta a estres. Per una banda, s'ha estudiat el paper del complex transportador de piruvat mitocondrial (MPC) a aquesta adaptacio. Aquest transportador esta conformat per tres proteines en llevat: Mpc1, Mpc2 i Mpc3. El gen MPC3 pateix una forta induccio transcripcional en condicions d'estres osmotic i canvi diauxic, que es tradueix en un augment de la quantitat de proteina Mpc3. Aquesta regulacio depen de la ruta HOG, implicada en la resposta a estres osmotic, i no tenia lloc en Mpc1 i Mpc2. A mes, es va comprovar que els canvis en la composicio de MPC a la mitocondria regulaven la biosintesi de aminoacids, la capacitat respiratoria i la tolerancia a estres oxidatiu de la cel*lula. D'aquesta manera, Mpc2 es la proteina mes abundant en condicions fermentatives en absencia d'estres, mentre que Mpc3 es el membre mes abundant davant d'estres sali o quan es necessaria una elevada taxa respiratoria. A mes, Mpc3 estimula la respiracio i augmenta la resistencia a estres oxidatiu. Per tant, els nostres resultats identifiquen que l'entrada de piruvat a la mitocondria i el seu posterior us estan regulats per la composicio especifica de les subunitats del transportador i determina la taxa respiratoria i la resistencia a estres. Per altra banda, com el flux de piruvat a la mitocondria es modifica en funcio de les condicions ambientals, es va voler estudiar que succeia als complexes de la cadena de transport electronic a aquestes condicions. Es va observar que els complexes I i III es degradaven davant d'elevades taxes respiratories, com a mecanisme de reciclatge. A mes, davant d'un dany mitocondrial especific utilitzant valinomicina, tambe existia una degradacio especifica dels complexes respiratoris I i III, per a mantenir l'homeostasi cel*lular. Aquest proces es depenent d'Atg11, pero independent d'Atg32. Tambe semblen implicades proteines de la maquinaria de dinamica mitocondrial (Fzo1 i Fis1) i algunes proteases mitocondrials (Yme1, Afg3 i Pim1) L'inici d'aquest proces sembla produir se per l'aparicio de foci d'Atg11 propers a la mitocondria. Per primera volta, es descriu en llevat un mecanisme especific de mitofagia induida per dany, que contrasta amb el concepte de degradacio generalitzada de l'organul. "