Resumo: A UPRmt, do inglês mitochondrial unfolded protein response, é uma resposta adaptativa ao estresse, que assegura a integridade e função de proteínas mitocondriais por estimular a atividade de chaperonas (como a HSP60) e proteases mitocondriais (como ClpP). Estudos mutagênicos revelaram que a alteração no equilíbrio estequiométrico entre proteínas codificadas pelo DNA mitocondrial (mtDNA), como a MTCO1, e proteínas da cadeia transportadora de elétrons oriundas do DNA nuclear (nDNA), como SDHA ou ATP5A, ativa a UPRmt. Em organismos como C.elegans e Drosophila, tal resposta aumenta a função mitocondrial, o metabolismo celular e a longevidade através da UPRmt. Tratamentos farmacológicos (como doadores de NAD+ ou ativadores de SIRT1) também ativam esta resposta, aumentando função e biogênese mitocondrial, a capacidade oxidativa de músculo esquelético e fígado, e ainda melhoram sua capacidade funcional. Ainda que a indução da UPRmt mediada pelo desequilíbrio mitonuclear aparentemente seja um processo biológico conservado entre mamíferos, aumentando a função orgânica em diferentes tecidos, ainda não foi explorado se o exercício físico (que aumenta os níveis de NAD+ e ativa SIRT1 e outras vias de biogênese mitocondrial) é capaz de ativar esta resposta ao estresse. Portanto, o objetivo do presente estudo foi avaliar o conteúdo proteico de marcadores da UPRmt e o desequilíbrio mitonuclear no gastrocnêmio de camundongos treinados, bem como sua função mitocondrial. Para tal, foram utilizados camundongos C57BL/6J machos, alocados em grupo controle ou treinado (4 semanas de corrida em esteira). As amostras foram avaliadas por Western-blotting e por respiração mitocondrial. As análises de bioinformática foram realizadas por meio da base de dados genenetwork.org, utilizando dados da musculatura esquelética de linhagens BXD e de humanos. Em camundongos, os marcadores da UPRmt apresentaram forte correlação com genes mitocondriais (também observada na base de dados de humanos) e com fenótipos relacionados à adaptações geradas pelo exercício físico, como RER e atividade locomotora. Os animais treinados aumentaram sua performance, seus níveis de respiração mitocondrial, tiveram aumento de 2 vezes na razão MTCO1:SDHA (desequilíbrio mitonuclear) e aumento do conteúdo proteico de ClpP. Este projeto pode auxiliar na compreensão do papel da UPRmt sobre diversas adaptações desencadeadas pelo exercício físico e na busca por terapias para doenças originadas na disfunção mitocondrial Ver menos

Abstract: The mitochondrial unfolded protein response (UPRmt) is an adaptive stress response, which ensures both integrity and function of proteins by stimulating mitochondrial chaperones (such as HSP60) and mitochondrial proteases (such as ClpP). Mutagenic studies revealed that alterations in the stoichiometric ratio between mtDNA encoded proteins (such as MTCO1) and nDNA OXPHOS subunits of the electron transport chain, such as SDHA or ATP5A, activates the UPRmt. In organisms such as C.elegans and Drosophila, this response enhances mitochondrial function, cell metabolism and longevity through activation of the UPRmt. Pharmacological treatments (such as NAD + boosters or SIRT1 activators) also activate this response, increasing mitochondrial biogenesis and function, oxidative capacity of skeletal muscle and liver and even improves their functional capacity. Although the induction of UPRmt, mediated by mitonuclear imbalance, seems to be a well-conserved biological process among mammals (by increasing the organic function in different tissues), it has not yet been explored if exercise (which increases the NAD+ levels, SIRT1 activity and triggers other pathways promoting mitochondrial biogenesis) is able to activate such stress response. Therefore, the aim of this study was to evaluate the protein content of UPRmt markers and the mitonuclear imbalance in the gastrocnemius of trained mice, as well as mitochondrial function. For this purpose, C57BL/6J mice were allocated into control or trained groups (4 weeks of treadmill running). Skeletal muscle samples were analyzed by Western blotting and mitochondrial respiration. Bioinformatics analysis was performed using genenetwork.org database, with data from skeletal muscle of human and BXD strains. In mice, the UPRmt markers were strongly correlated with mitochondrial genes (also observed in human database) and exercise-related phenotypes, such as RER and locomotor activity. The trained animals increased their exercise performance, their mitochondrial respiration, presented mitonuclear imbalance (2-fold increase in the MTCO1:SDHA ratio) and increased ClpP protein content. This project can assist in understanding the role of UPRmt on several exercise-induced adaptations and provide useful knowledge for future therapies targetting diseases related to mitochondrial dysfunction Ver menos