El grupo del Dr. Ian Holt, Ikerbasque Research Professor, perteneciente al Área de Neurociencias del IIS Biodonostia, ha liderado el equipo de investigación internacional, en colaboración con el grupo de Antonella Spinazolla del University College London.

Investigadores del IIS Biodonostia participantes en el estudio

El grupo Mitochondria, Health & Longevity encabezado por el Dr. Ian Holt, Ikerbasque Research Professor, perteneciente al Área de Neurociencias del IIS Biodonostia de Osakidetza, ha liderado el estudio de investigación internacional 2-Deoxy-D-glucose couples mitochondrial DNA replication with mitochondrial fitness and promotes the selection of wild-type over mutant mitochondrial DNA, en el que se han identificado moléculas que pueden controlar las alteraciones que se producen en el ADN mitocondrial, abriendo la puerta a controlar el desarrollo de determinadas enfermedades que tienen su origen en dichas variaciones. El trabajo ha concluido con su publicación en la revista Nature Communications.

Las mitocondrias son las fábricas de energía de las células, energía que se produce a partir de los nutrientes. Estas fábricas de energía tienen en su interior pequeñas moléculas de ADN. Una célula contiene cientos de mitocondrias o fábricas de energía, cada una con varias moléculas de ADN mitocondrial. Las moléculas de ADN son fundamentales para la función celular y, por tanto, para el cuerpo humano. Mutaciones en estas moléculas provocan enfermedades devastadoras, estando además íntimamente relacionadas con el proceso de envejecimiento.

Hace más de 30 años, Ian Holt fue parte del equipo que identificó las primeras enfermedades cuya causa eran las mutaciones en las pequeñas moléculas de ADN circular del interior de la mitocondria. Desde entonces, se han identificado cientos de mutaciones en el ADN mitocondrial asociadas a un gran número de enfermedades que afectan prácticamente cualquier órgano del cuerpo en cualquier estadío de vida. Los tratamientos actuales son sintomáticos no existen terapias para las enfermedades del ADN mitocondrial.

Muchos pacientes con enfermedades del ADN mitocondrial portan una mezcla de ADN mitocondrial mutante y ADN normal. Durante mucho tiempo, ha sido un misterio la razón por la que las mitocondrias mutantes persisten e incluso prosperan, ya que este hecho es contrario a la “selección natural de los más fuertes” de Darwin. Este nuevo estudio muestra que las mitocondrias defectuosas “roban” energía y otros recursos del resto de la célula; se comportan como parásitos

El el estudio se ha llevado a cabo la identificación de moléculas que son capaces de “purgar” las moléculas de ADN mitocondrial mutante, con lo que la célula conserva el ADN normal. Se trata de  un fenómeno similar a la “terapia génica” pero aplicada al ADN mitocondrial mutante.

Ian Holt, Ikerbasque Research Professor, señala: “alcanzar el que ha sido nuestro objetivo a largo plazo, identificar potenciales moléculas que inhiban específicamente los ADNs mitocondriales mutados, ha abierto una nueva área de investigación manipulando los nutrientes: la regulación del metabolismo de ADN mitocondrial, y por tanto de la producción de energía mitocondrial y función celular”.

La investigación también impacta al estudio del envejecimiento, ya que a medida que las personas envejecen acumulan mutaciones en su ADN mitocondrial, y la producción de energía mitocondrial disminuye. Ambos fenómenos, podrían manipularse ajustando la disponibilidad de nutrientes, de forma que se pudiera aumentar la longevidad y sobre todo mejorar la calidad de vida de las personas.

Artículo:

2-Deoxy-D-glucose couples mitochondrial DNA replication with mitochondrial fitness and promotes the selection of wild-type over mutant mitochondrial DNA
Boris Pantic, Daniel Ives, Mara Mennuni, Diego Perez-Rodriguez, Uxoa Fernandez-Pelayo, Amaia Lopez de Arbina, Mikel Muñoz-Oreja, Marina Villar-Fernandez, Thanh-mai Julie Dang, Lodovica Vergani, Iain G. Johnston, Robert D. S. Pitceathly, Robert McFarland, Michael G. Hanna, Robert W. Taylor, Ian J. Holt & Antonella Spinazzola. Nat Commun 12, 6997 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-26829-0