Función de la oncoproteína GOLPH3 en la interfase aparato de Golgi-mitocondria

Abstract

Dentro de la célula existen diversas formas de comunicación, dentro de las cuales se encuentran el tráfico vesicular o a través de sitios de contactos entre el mismo organelo o con otro organelo diferente. Para que ocurran estos tipos de comunicación se necesita de la participación de diversos actores moleculares, como son las proteínas. Una de las comunicaciones menos conocidas es la del aparato de Golgi (AG) con las mitocondrias. Existen diversos estudios que muestran que existe una comunicación funcional entre estos dos organelos, en donde se ha observado, por ejemplo, que vesículas que contienen fosfatidilinositol 4-fostato (PI4P) participan en la última etapa de la fisión mitocondrial, colocalizando con la proteína DRP1, la cual es clave para generar la constricción y dividir a las mitocondrias. Otro estudio mostró una yuxtaposición del AG con las mitocondrias en células que fueron sometidas a altas concentraciones de calcio. Sin embargo, hasta la fecha se desconocen los actores moleculares que podrían estar mediando esta comunicación. En esta tesis se propone a GOLPH3 como un candidato clave para la comunicación AG-mitocondria. GOLPH3/MIDAS/GPP34 es una proteína del AG que también se localiza en el citosol. Evidencia experimental sugiere que GOLPH3 se asocia con la cara trans del AG a través de la interacción con PI4P. Diferentes estudios muestran que los niveles de GOLPH3 están aumentados en diferentes tipos de tumores, incluido el de mama. Hasta la fecha, se desconoce la función específica que cumple GOLPH3. Sin embargo, un estudio del año 2005 sugirió un efecto de GOLPH3 sobre la masa mitocondrial a través de la síntesis de lípidos, específicamente cardiolipina, un lípido específico de la mitocondria. Se desconoce cómo GOLPH3 podría desempeñar un papel en las mitocondrias, y si para ello GOLPH3 debe estar localizado en el AG o en el citosol. Los estudios de nuestro laboratorio respaldan la hipótesis de que GOLPH3 podría modular la función y morfología mitocondrial. Específicamente, se observó que células de cáncer de mama depletadas de GOLPH3 (MDA-GOLPH3-KO) presentan una disminución en el contenido y producción de adenosín trifosfato (ATP), un aumento de especies reactivas de oxígeno (ROS) y un aumento en los niveles de PGC1-α, posiblemente como un mecanismo compensatorio sobre la disfunción mitocondrial. Todo esto acompañado de mitocondrias fragmentadas y un aumento en los niveles de PINK1. Sin embargo, se desconoce cómo GOLPH3 podría estar mediando todos estos procesos en la mitocondria. Como existe evidencia experimental que vesículas que contienen PI4P provenientes del AG participan en el último paso de la fisión mitocondrial, y cómo GOLPH3 interactúa con PI4P, se estudió si GOLPH3 también pudiese estar participando en este proceso. Sorprendentemente, nuestros análisis de live cell imaging mostraron que GOLPH3 se localiza en los sitios de fisión mitocondrial después de la llegada de DRP1, posiblemente participando en este proceso. Además, se desconoce qué pool de GOLPH3 sería responsable del fenotipo mitocondrial observado. En base a esto, se estudió el efecto de la localización de GOLPH3 en la función mitocondrial. Para alterar la localización de GOLPH3 en el AG, se usó una forma mutada de GOLPH3 (GOLPH3-R90L) que con un cambio aminoacídico altera su interacción con PI4P en el AG, localizando a GOLPH3 solamente en el citosol. Sorprendentemente, las células MDA-GOLPH3-KO transfectadas con esta versión mostraron una distribución de las mitocondrias en la zona perinuclear, un fenotipo mitocondrial diferente al observado en las células MDA-WT y MDA-GOLPH3-KO, y una disminución del contenido de ATP. En resumen, los datos mostrados indican que tanto la ausencia de GOLPH3 como la no asociación de esta proteína con el AG generan un efecto negativo en la función y la red mitocondrial. Este estudio es de gran interés, ya que GOLPH3 podría tener un papel en la comunicación AG-mitocondria.