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Mitochondrial Membranes01:45

Mitochondrial Membranes

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A single mitochondrion is a bean-shaped organelle enclosed by a double-membrane system. The outer membrane of mitochondria is smooth and contains many porins - the integral membrane transporters. Porins enable free diffusion of ions and small uncharged molecules through the outer mitochondrial membrane but limit the transport of molecules larger than 5000 Daltons. Further, the outer mitochondrial membrane forms a unique structure called membrane contact sites with other subcellular organelles,...
17.7K
Translocation of Proteins into the Mitochondria01:19

Translocation of Proteins into the Mitochondria

13.6K
Mitochondrial precursors are translocated to the internal subcompartments via independent mechanisms involving distinct protein machineries called translocases.
Sorting of outer membrane proteins:
Mitochondrial outer membrane proteins are of two types: the transmembrane, beta-barrel porins, and the membrane-anchored, alpha-helical proteins. Beta-barrel porin precursors are translocated by the TOM complex and inserted into the outer mitochondrial membrane by the SAM complex. In contrast,...
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El biosensor revela múltiples fuentes de NAD+ mitocondrial

Xiaolu A Cambronne1, Melissa L Stewart1, DongHo Kim1

  • 1Vollum Institute, Oregon Health & Science University, Portland, OR 97239, USA.

Science (New York, N.Y.)
|June 18, 2016
PubMed
Resumen

Los investigadores desarrollaron un nuevo biosensor para medir los niveles celulares de nicotinamida adenina dinucleótido (NAD). Esta herramienta reveló que las concentraciones compartimentadas de NAD regulaban las enzimas clave, con células que empleaban estrategias únicas para mantener el NAD mitocondrial.

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Área de la Ciencia:

  • La bioquímica
  • Biología celular
  • Biología molecular

Sus antecedentes:

  • La nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) es crucial para el metabolismo celular y la reparación del ADN.
  • Las enzimas que consumen NAD ((+) como las sirtuinas y los PARP son vitales, pero su regulación de la actividad por NAD ((+) compartimentado sigue sin estar clara.
  • La medición de los niveles subcelulares de NAD ((+) ha sido un desafío técnico significativo.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar un biosensor fluorescente codificado genéticamente para el monitoreo en tiempo real de las concentraciones libres de NAD ((+) en compartimentos subcelulares distintos.
  • Investigar la relación entre los niveles compartimentados de NAD y la actividad de las enzimas que consumen NAD.
  • Para dilucidar los mecanismos celulares que gobiernan la homeostasis mitocondrial de NAD.

Principales métodos:

  • Desarrollo de un biosensor fluorescente codificado genéticamente para la detección intracelular de NAD.
  • Utilizando el biosensor para medir las concentraciones libres de NAD en el núcleo, el citoplasma y las mitocondrias.
  • Empleando el agotamiento genético de las enzimas de biosíntesis de NAD para estudiar el mantenimiento de NAD mitocondrial.

Principales resultados:

  • El biosensor permitió con éxito la medición directa del NAD libre ((+) en los compartimentos subcelulares.
  • Se encontró que las concentraciones medidas de NAD nuclear, citoplasmático y mitocondrial estaban cerca de las constantes de Michaelis de las enzimas clave que consumen NAD.
  • El agotamiento de las enzimas de biosíntesis NAD ((+) destacó las estrategias específicas de la célula para mantener los niveles mitocondriales de NAD ((+).

Conclusiones:

  • Las concentraciones compartimentadas de NAD ((+) influyen directamente en la actividad de las sirtuinas y PARP.
  • El biosensor desarrollado proporciona una herramienta poderosa para estudiar el metabolismo y la señalización de NAD en las células vivas.
  • La homeostasis celular NAD ((+), particularmente en las mitocondrias, se mantiene a través de mecanismos regulatorios sofisticados específicos del tipo de célula.