Efecto del silenciamiento de los genes PINK1 y Parkin sobre la dinámica y autofagia mitocondrial en un modelo de neuronas dopaminérgicas

Abstract

Introducción: La etiología de la Enfermedad de Parkinson (EP) aun es desconocida, la evidencia aportada por mutaciones en PINK1 y Parkin, así como modelos neurotóxicos sugiere que la EP se asocia a disfunción mitocondrial, pero no se conocen muchos de los mecanismos moleculares que la subyacen. Objetivo: Evaluar el efecto del silenciamiento de los genes PINK1 y Parkin sobre la fisiología mitocondrial y autofagia en células CAD expuestas a C2-ceramida. Metodología: Usando plásmidos lentivirales, se silenciaron los genes PINK1 y Parkin en la línea neuronal dopaminérgica CAD, se evaluaron cambios en viabilidad y vías de supervivencia neuronal, diferenciación, dinámica mitocondrial y autofagia en presencia de un reto neurotóxico inducido por C2-Ceramida. Resultados: el silenciamiento de PINK1 alteró la señalización del IGF1R, lo cual indujo una disminución en la activación de la proteína AKT y HKI, generando pérdida del potencial de membrana mitocondrial, incremento en el fraccionamiento de la red de mitocondrias y fallo en la mitofagia. La deficiencia de Parkin disminuyó los niveles de pERK y alteró la degradación de autofagosomas. Estos factores condujeron a una mayor susceptibilidad al tratamiento con ceramida y finalmente promovieron muerte neuronal. La sobre-expresión de Parkin recuperó el flujo autofágico en las células deficientes de PINK1 o Parkin y protegió de la muerte neuronal inducida por deprivación de nutrientes y ceramida. Conclusión: La deficiencia de PINK1 y Parkin induce muerte neuronal asociada con disfunción en vías de supervivencia, alterando el metabolismo, la dinámica mitocondrial y la autofagia.

Abstract Introduction: The etiology of Parkinson's disease (PD) is still unknown, the evidence provided by mutations in PINK1 and Parkin and neurotoxic models suggests that PD is associated with mitochondrial dysfunction, but the underlying molecular mechanisms remain unknown. Aim: To evaluate the effect of silencing PINK1 and Parkin genes on mitochondrial physiology and autophagy in CAD cells exposed to C2-ceramide. Methodology: PINK1 and Parkin genes were silenced using lentiviral plasmids in dopaminergic neuronal CAD line, and changes in viability and neuronal survival, differentiation, mitochondrial dynamics and autophagy were evaluated in the presence of C2-Ceramide. Results: Silencing PINK1 altered IGF1R signaling, which induced a decrease in AKT and HKI activation generating loss of mitochondrial membrane potential, increased mitochondrial fission and failure in mitophagy. Parkin deficiency decreased pERK levels and altered autophagosomes degradation. All these factors led to an increased susceptibility to treatment with ceramide and finally they promoted neuronal death. The overexpression of Parkin regained autophagic flux in PINK1 or Parkin-deficient cells and protected of the neuronal death induced by starvation and ceramide. Conclusion: PINK1 and Parkin deficiency induces neuronal death associated with dysfunction in survival pathways, altering metabolism, mitochondrial dynamics and autophagy