ANII | Agencia Nacional de Investigación e Innovación

En helmintos, la principal forma de obtención de energía en las condiciones de hipoxia del intestino del hospedero involucra una cadena de transporte de electrones (CTE) mitocondrial alternativa en la que la rodoquinona y no la ubiquinona, es el transportador de electrones lipídico y el fumarato y no el oxígeno es el aceptor final de electrones. C. elegans no experimenta condiciones de hipoxia, a excepción del estadio de resistencia denominado larva Dauer, el cual se ha especulado podría estar sujeto a condiciones de hipoxia. Sin embargo, este organismo está expuesto a bacterias patógenas productoras de H2S y HCN, inhibidores del complejo IV de la CTE canónica, impidiendo que el oxígeno pueda utilizarse como aceptor final de electrones. Nuestros resultados previos indican que en C. elegans la rodoquinona no tiene un rol esencial en condiciones de hipoxia y anoxia en los estadios de adultos y larvas (excepto larva Dauer que no fue estudiada), pero sí en respuesta a HCN y H2S. En este sentido esta propuesta plantea ahondar en la función de la RQ: examinaremos si puede ser una estrategia adaptativa para resistir un estrés transitorio de cianuro y sulfuro derivado de bacterias patógenicas. Adicionalmente, para avanzar en el mecanismo mediante el cual la rodoquinona participa en la detoxificación de H2S, definiremos si la misma depende de sulfuro-quinona reductasa, e identificaremos si la respuesta es dependiente de los factores de transcripción HIF-1 y/o de SKN-1. Finalmente, el posible rol de la RQ en el estadio de larva Dauer será investigado.

Animales en hipoxia o anoxia requieren un mecanismo de obtención de energía sin oxígeno. Una adaptación bioquímica a la hipoxia en algunos animales involucra una cadena de transporte de electrones mitocondrial (CTEM) alternativa, donde la rodoquinona (RQ) sustituye a la ubiquinona (UQ) como transportador de electrones lipídico y el fumarato reemplaza al oxígeno como aceptor final. En C. elegans, nuestros resultados sugieren que la RQ no es esencial en las condiciones de hipoxia estudiadas, planteando un posible rol adicional. Este gusano se enfrenta a altas concentraciones de sulfuro de hidrógeno (H2S) y bacterias patógenas que producen cianuro de hidrógeno (HCN). Tanto el H2S como el HCN inhiben el complejo-IV de la CTEM canónica. Por lo tanto, la RQ podría defender al gusano contra estos compuestos tóxicos. En este trabajo, observamos que estirpes mutantes sin RQ no sobreviven con altas concentraciones de H2S y son más sensibles a Pseudomonas aeruginosa PAO1, que produce HCN. Esto sugiere un nuevo rol de la RQ en la protección del organismo contra el envenenamiento. Un mecanismo de eliminación del H2S conocido implica la CTEM y la enzima SQR (SQRD-1 en C. elegans), que oxida el H2S y entrega electrones a la UQ. Proponemos que la RQ actúe como aceptor de electrones de la SQR y los ceda al fumarato por la CTEM alternativa. C. elegans tiene un gen homólogo a SQRD-1, Y9C9A.16, considerado previamente como pseudogen. Nuestros resultados indican que Y9C9A.16 codifica una enzima relevante en la respuesta al H2S, y que SQRD-1 y Y9C9A.16 podrían actuar secuencialmente. Por último, determinamos que el gen rips-1 está involucrado en la respuesta al H2S, posiblemente como regulador negativo de la proteína RHY-1 mediante metilación. Finalmente, con nuestros resultados y estudios previos, proponemos un modelo de mecanismo molecular de respuesta del organismo en presencia de H2S.