Tesi sul tema "Mitofusins"
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Versini, Raphaëlle. "Structural basis of outer-mitochondrial membrane mitofusin-guided fusion". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2023SORUS653.pdf.
The Phd project is the structural study of mitofusins (Mfn1/2 in humans and Fzo1 in yeasts) using mainly modeling-based methods such as molecular dynamics or structure prediction methods based on artificial intelligence (mainly AlphaFold). This project is a part of an ANR (MITOFUSION) shared between different partners (Laboratoire de Biochimie Théorique: Antoine Taly, Marc Baaden, Laboratoire des Biomolécules: Patrick Fuchs, Laboratoire de Biologie Moléculaire et Cellulaire des Eucaryotes: Mickaël Cohen, Institut de Psychiatrie et Neurosciences de Paris: David Tareste) whose goal is to understand the structure-function relationships of the mitofusin. Mitochondria form a complex network inside the cells, undergoing continuous fusion and fission events. These processes shape mitochondrial dynamics and are essential for the maintenance, function, distribution and inheritance of mitochondria. The morphology of the latter therefore respond to the ever-changing physiological changes of the cell. The large GTPase involved in the tethering and fusion of the mitochondrial outer membranes (OM) are transmembrane proteins called mitofusins. The mitofusins Mfn1 and Mfn2 can be found in mammals. Fzo1 (Fuzzy Onion 1) is the unique mitofusin homologue in Saccharomyces cerevisiae. The mitochondrial inner membrane fusion and cristea organisation is mediated by human OPA1 (Optic Atrophy 1) and yeast Mgm1 (Mitochondrial Genome Maintenance 1). Mitochondrial fusion dysfonction is related to several neurodegenerative disorders, such as Parkinson, Alzheimer and Huntingtion diseases. As a matter of fact, research has shown that mutations in Mfn2 induce the development and progression of muscular dystrophies, such as Charcot-Marie-Tooth Type 2A, the most common form of axonal CMT disease. The exact mechanism by which the mitofusins contributes to mitochondria dysfunction as well as the exact molecular fusion mechanism is not fully understood yet. Overall, mitochondrial fusion plays an important role in CMT2A, it is thus of paramount importance to get a full understanding of the process at the molecular level. The structure of both Mfn1 and Mfn2 was partially solved, the transmembrane domain being excluded, and no solved structure are available for Fzo1. With our ANR partners, we decided to work on the yeast version of Mitofusin (named Fzo1) as it is a good model (of homology with human Mfn1 and Mfn2) as yeast are convenient hosts for testing how other protein partners are involved in the process (e.g. Ugo1). Fzo1 is embedded in the mitochondrial OM as it possesses two transmembrane domains, exposing N- and C- terminal portions towards the cytosol and a loop towards the intermembrane space. On the N-terminal side can be found two coiled-coil heptad repeats (HRs) domains, HRN (in yeast only) and HR1, flanking a GTPase domain. A third coiled-coil heptad repeats domain HR2 is on the C-terminal portion. Some models of Fzo1 were built based on the mitofusin related bacterial dynamin-like protein (BDLP). BDLP is involved in membrane remodelling and exists in two conformational states, a closed compact version which changes to an opened extended structure, upon GTP-binding, on which the built models were based. The goal of the PhD is to update the model of Fzo1 built in 2017, by working on the transmembrane domains using multiscale molecular dynamics, and then update the overall structure using artificial intelligence methods. An other project consisted in studying the amphipathic helix of HR1 domain of Mfn1 (MfnA-AH), test its membrane binding capabilities. Initially, we employed coarse-grained simulations, establishing a robust foundation for evaluating the predictive capacity of the MARTINI family of force fields. Using other simulations ran with the penetratin, we were able to provide a comparative analysis for the AH-membranes interactions in the MARTINI force-fields. The Mfn1-AH was then further characterized using all-atom simulations
Sauvanet, Cécile. "Caractérisation des acteurs et des mécanismes de la fusion mitochondriale". Thesis, Bordeaux 2, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR21883/document.
Mitochondria are dynamic organelles that continuously fuse and divide. This dynamic is required for mitochondrial biogenesis, function and degradation. The cross-talk between OXPHOS and dynamics and the mechanisms ensuring modulation of dynamics remain largely unraveled. We have investigated the relationship between fusion and OXPHOS in yeast cells carrying point mutations in the mitochondrial ATP6 gene that are associated to human diseases. We show that OXPHOS defects provoke severe defects of inner membrane, but not outer membrane fusion. Selective inhibition of inner membrane fusion can be recapitulated by ionophores that dissipate the inner membrane potential, but not by inhibitors of OXPHOS. We show a dominant inhibition of fusion that further provides a mechanism for the exclusion of defective mitochondria from the functional mitochondrial network, a pre-requisite for their selective targeting to mitophagy. These results suggest that defects of fusion could contribute to the pathology of diseases caused by mtDNA mutations. Moreover, these results imply that in cells, inhibition of dominant fusion could allow the exclusion of dysfunctional mitochondria mitochondrial network. Mitochondrial fusion involves many proteins of the superfamily of dynamin. If these proteins have been identified, the molecular mechanisms of fusion remain undetermined. In order to understand these mechanisms, we choose to characterize Mitofusin 1 and 2 proteins, essential for outer mitochondrial membrane fusion. These transmembrane proteins are consisting of two coiled-coil domains and one N-terminal GTPase domain. We have characterized GTPase activity of Mitofusin and reconstituted Mitofusins or fragments of Mitofusins into liposomes to study their capacity to fuse these liposomes. Full-length mitofusins can fuse liposomes containing cardiolipins. Surprisingly, these fusion events are independent of GTP but require Mg2+ in the buffer. Using electron microscopy, we show that mitofusin 1 and 2 induce local deformation of liposomes. This capacity of mitofusins to locally create highly curved (and thus fusogenic) membrane regions opens a new angle to understand the molecular mechanisms of mitochondrial fusion
Alsayyah, Cynthia. "Régulation de la fusion mitochondriale par le Système Ubiquitine Protéasome et les contacts physiques mitochondrie - peroxysomes chez la levure Saccharomyces cerevisiae". Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2021. https://theses.hal.science/tel-03810525.
Mitochondria are highly dynamic organelles that undergo constant fission and fusion of their outer and inner membranes. These processes are critical to maintain essential mitochondrial functions such as oxidative phosphorylation or calcium signaling. On a molecular basis, mitochondrial fusion and fission both depend on large GTPases of the Dynamin-Related Protein (DRP) family. The DRPs that mediate attachment and fusion of mitochondrial outer membranes are called the Mitofusins. The yeast mitofusin Fzo1 is located in the mitochondrial outer membrane. Its oligomerization promotes mitochondrial tethering followed by mitochondrial outer membrane fusion. Fzo1 has recently been proposed as a potential tether between peroxisomes and mitochondria when overexpressed. However, whether Fzo1 is present on peroxisomal membranes in WT cells or whether this extra-mitochondrial localization is a consequence of overexpression is unknown. In addition, we still don’t know how peroxisomal and mitochondrial Fzo1 mediate these contacts and their purpose in the cell. In my thesis, we were able to prove that Fzo1 naturally localizes to peroxisomes and oligomerizes with the mitochondrial Fzo1 thus creating Fzo1-Fzo1 contacts between peroxisomes and mitochondria which we will now call “Fzo1-mediated permit” contacts. We found that these contacts are modulated by Fzo1 levels which are tightly regulated by an SCF ubiquitin ligase called Mdm30 but also depending on fatty acid desaturation levels in the cell. From a functional standpoint, we found that the role of Fzo1-mediated permit contacts is to regulate mitochondrial fusion through the glyoxylate cycle, a process which allows cells to convert C2 unit compounds to C4 precursors for amino acid and carbohydrate biosynthesis. We discovered that Fzo1-mediated permit contacts allow the mitochondrial transfer of early byproducts of the glyoxylate cycle to stimulate mitochondrial fusion. In fine, the results obtained during my thesis enriched our knowledge on organelle contacts and allowed us to prove that Fzo1 is localized on both mitochondrial and peroxisomal membranes in wild type cells. Our studies also show that Fzo1-mediated permit contacts are modulated according to the cell’s needs as they play a crucial role in upkeeping mitochondrial fusion by providing a possible shortcut for byproducts of the glyoxylate cycle to reach mitochondria when direly needed
Hamze, Carmen. "Mitofusin 1 and Mitofusin 2 Function in the Context of Brain Development". Thèse, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2011. http://hdl.handle.net/10393/20347.
Daste, Frédéric. "Function and regulation of coiled‐coil domains in intracellular membrane fusion". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015PA05T001.
The molecular mechanisms involved in membrane fusion have been extensively studied for the past thirty years. Our current understanding of this phenomenon is mainly based on results obtained by (i) the development of physical models describing the fusion of membranes, (ii) structural and mechanistic investigations on fusion proteins of enveloped viruses and (iii) studies of SNARE protein-mediated intracellular fusion events of eukaryotic cells. Discovery of the SNARE complex was the outcome of interdisciplinary works which involved a wide range of techniques including yeast genetics, electrophysiology, molecular biology, cell-free biochemistry, adhesion/fusion biophysics and imaging. Taking advantage of the paradigms and biophysical techniques that emerged from these studies, we investigated the function and regulation of coiled-coil domains in intracellular fusion processes involving Longin-SNAREs or Mitofusins, two fusion protein machineries whose exact mode of action still remains unclear. A comprehensive understanding of the molecular mechanisms of membrane fusion requires the in vitro reconstitution of fusion proteins into a wide variety of membrane environments with defined and tunable biophysical properties. Ideally, these membrane systems should allow the experimentalists to control the lipid and protein composition as well as the membrane topology, to account for the variability observed across cellular fusing compartments. Reconstitution into liposomes offers amazing flexibility with the capacity to vary most of these relevant parameters, and to create a minimal environment in which membrane and/or soluble factors can be added, one at a time or in combination, to reveal their role with clarity. We have set up the in vitro reconstitution of proteins into various artificial membrane platforms for both systems (the Longin-SNAREs TI-VAMP and Sec22b and the coiled-coil domains of Mitofusins) and performed biochemical assays to gain insight into how these proteins execute their functions. The long-term goal of this project is to compare the molecular mechanisms of SNARE and Mitofusin fusion machineries and thus reveal structural and functional similitudes between (i) their core fusion proteins, and (ii) their regulatory factors
Cerqueira, Fernanda Menezes. "Efeitos da restrição calórica nas vias de sinalização por insulina e óxido nítrico: implicações para biogênese, morfologia e função mitocondriais". Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46131/tde-24022013-151501/.
Calorie restriction (RC) is known to extend the lifespan in many organisms, and its mechanisms of action are still under investigation. Enhanced mitochondrial biogenesis driven by nitric oxide (•NO), synthesized by the endothelial nitric oxide synthase (eNOS), is proposed to be a CR central effect. Insulin is one of the most potent physiological activators of eNOS. However, plasmatic insulin levels are dramatically reduced in organisms under CR. The goal of this work was uncover the mechanisms associated with enhanced •NO signaling during CR, in vivo and in vitro, as well as the cellular consequences of increased mitochondrial mass, regarding lifespan and reserve respiratory capability. Female Swiss mice were submitted to 40% of CR. A tissue-specific (skeletal muscle, abdominal adipose tissue and brain) increment in basal Akt and eNOS phosphorylation, which was related to enhanced mitochondrial biogenesis, was observed. Indeed, this association was also verified in tissues from mice treated with low doses of a mitochondrial uncoupler, dinitrophenol (DNP). To unveil the mechanism behind the insulin signaling effects on •NO levels, serum from Sprague-Dawley rats submmited to 40% of CR was used to culture in VSMC cells, an in vitro CR protocol. CR sera enhanced insulin receptor (IR) and Akt phosphorylation, as well as nitrite (NO2-) accumulation in the culture media, the expression of eNOS and nNOS (neural NOS isoform) and eNOS phosphorylation. The effects of CR sera were reversed by Akt inhibition. The immunoprecipitation of serum adiponectin, a cytokine known to improve peripheral insulin sensitivity, also reversed the CR serum effects on insulin and •NO signaling. Cerebellar neurons, which do not express eNOS, just nNOS, were also cultured with CR or AL serum and also presented striking increments in •NO signaling, associated with mitochondrial biogenesis, increased reserve respiratory capability and lifespan extension. The mitochondrial effects promoted by CR were also observed in insulin secreting cells (INS1). However, under the CR condition, insulin secretion stimulated by glucose was impaired. The likely explanations are reduced mitochondrial reactive oxygen species (ROS) generation, or the alteration in mitochondrial morphology, associated, in our model, with enhanced mitofusin-2 expression (Mfn-2). In cells which the Mfn-2 was knocked down, insulin secretion in CR and AL groups was responsive to glucose at the same level, and the intracellular oxidants levels were much higher. Overall, CR improves •NO signaling due to enhanced insulin sensitivity, through Akt, and results in mitochondrial biogenesis. Adiponectin is a key molecule in this phenomenon. Increments in mitochondrial mass enhance the cellular reserve respiratory capability and lifespan. Mitochondrial morphology alterations are associated with possible decreases in ROS generation and impaired insulin release, maintained the low levels of plasmatic insulin.
Guillery, Olwenn. "Dynamique mitochondriale : caractérisation moléculaire et fonctionnelle de ses acteurs, de ses besoins énergétiques et de son évolution au cours de la mitose". Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066313.
Trevisan, Tatiana. "Ruolo della morfologia e della funzionalità mitocondriale sulla distribuzione intracellulare dei mitocondri in neuroni di Drosophila". Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2016. http://hdl.handle.net/11577/3424418.
RIASSUNTO I mitocondri sono organelli essenziali per la cellula e la loro funzione primaria è di produrre energia sottoforma di ATP. I mitocondri sono organelli altamente dinamici:processi di fusione e fissione delle membrane mitocondriali ne controllano la forma, la lunghezza e il numero e un equilibrio tra i due meccanismi è fondamentale per una corretta morfologia mitocondriale. Numerose proteine sono coinvolte nei processi di fusione e fissione mitocondriale: Mitofusina 1 e Mitofusina 2 (Mfn1 e Mfn2) e Optic atrophy 1 (Opa1) regolano i processi di fusione mitocondriale, mentre Dynamin-related protein 1 (Drp1)mediala fissione. Drosophila possiede il gene mitochondrial assembly regulatory factor (MARF), espresso in modo ubiquitario ed omologo al gene MFN2. Nel tessuto muscolare la riduzione di espressione di Marf induce frammentazione e alterazione della morfologia del mitocondrio. Inoltre, mutanti di Marf mostrano una severa deplezione dei mitocondri nelle giunzioni neuromuscolari (NMJs) ed un’alterazione della morfologia della giunzione caratterizzata dall’aumento nel numero e da una riduzione nella dimensione dei bottoni sinaptici. Un altro aspetto della dinamica mitocondriale, oltre ai processi di fusione e fissione, è la motilità dei mitocondri, che deve essere altamente regolata soprattutto in cellule come i neuroni. Il trasporto mitocondriale e la continua ridistribuzione dei mitocondri lungo l’assone è essenziale per il mantenimento dell’integrità assonale e delle normali funzioni della cellula. Studi hanno messo in evidenza come la mancanza di mitocondri a livello delle giunzioni neuromuscolari in Drosophila comprometta la trasmissione sinaptica e come difetti nel trasporto mitocondriale assonale siano implicati nello sviluppo di disordini neurologici e malattie neurodegenerative (Chan, 2006). Lo scopo di questo lavoro è quello di capire il ruolo della morfologia e della funzione mitocondriale nella distribuzione intracellulare dei mitocondri nei neuroni. Per fare questo abbiamo utilizzato Drosophila melanogaster, organismo modello efficace per l’analisi della funzione genica, inclusa quella di geni responsabili di patologie umane. L’analisi della morfologia mitocondriale è stata effettuata utilizzando linee di Drosophilache esprimono in vivo un transgene per RNA interference e che permette di ridurre l’espressione di geni endogeni coinvolti nei processi di fusione e fissione mitocondriale, quali Marf, Opa1 e Drp1. Abbiamo inoltre creato linee che esprimono contemporaneamente i trangeni per RNAi di Marf e Drp1 o Opa1 e Drp1, con lo scopo di bilanciare i meccanismi di fusione e/o fissione. Ci siamo soffermati in particolare sullo studio di due aspetti principali, la morfologia e la funzionalità mitocondriale, per capire se difetti nella morfologia e nella funzionalità mitocondriale siano collegate e concorrano insieme allo sviluppo di patologie.Numerose patologie neurodegenerative sono infatti caratterizzate da alterazioni del trasporto mitocondriale e spesso questo è associato a difetti nella morfologia e nella funzionalità mitocondriale. Per studiare la morfologia mitocondriale, le linee UAS-RNAi sono state incrociate con una linea che contiene il promotore ELAV per l’espressione tessuto-specifica nei neuroni ed esprime una GFP mitocondriale. Abbiamo analizzato la morfologia dei mitocondri, sia nel corpo cellulare sia negli assoni e la distribuzione mitocondriale in assoni lunghi come i motoneuroni e assoni corti come quelli del nervo ottico e la distribuzione mitocondriale nella giunzione neuromuscolare.I risultati ottenuti mostrano che frammentazione dei mitocondri e alterazione della distribuzione mitocondriale assonale in individui in cui sia ridotta l’espressione di proteine di fusione. Inoltre si osserva una diminuzione della percentuale dei mitocondri mobili e del numero assoluto dei mitocondri anterogradi e retrogradi. Questi dati dimostrano che vi è una stretta correlazione tra morfologia mitocondriale e distribuzione dei mitocondri, in particolare in assoni lunghi. Inoltre analizzando le linee Marf RNAi Drp1 RNAi e Opa1 RNAi Drp1 RNAi, nelle quali gli eventi di fusione e fissione ridotti ma sono in equilibrio tra loro, si osserva un miglioramento la morfologia, la distribuzione e il trasporto mitocondriale assonale in modo particolare nel caso di Opa1 e non nel caso di Marf. Abbiamo cercato di capire quindi se in questi individui vi fossero alterazioni delle funzionalità mitocondriali attraverso l’analisi della capacità respiratoria mitocondriale, dell’attività dei complessi della catena respiratoria e della capacità di produzione di ATP. I risultati ottenuti dimostrano che morfologia e funzionalità mitocondriale non sempre sono collegate tra loro hanno effetti diversi nella modulazione della distribuzione mitocondriale assonale. In conclusione possiamo affermare che solamente la morfologia e la dimensione del mitocondrio sembrano essere essenziali per la corretta distribuzione mitocondriale assonale.
Sexton, Jaime. "Genetic Analysis of Miro and Mitofusin Protein Interactions". Thesis, The University of Arizona, 2014. http://hdl.handle.net/10150/321953.
Gangaraju, Sandhya. "Role of mitofusin2 in the regulation of mitochondrial dynamics". Thesis, University of Ottawa (Canada), 2003. http://hdl.handle.net/10393/26483.
Soriano, Zaragoza Francesc X. (Francesc Xavier). "Regulación transcripcional del gen de Mitofusina 2 en músculo esquelético". Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2004. http://hdl.handle.net/10803/2994.
En esta tesis, se ha clonado el promotor humano de Mfn2 y se ha determinado que carece de caja TATA y se localiza en una isla CpG, lo que lo hace susceptible de ser regulado por metilación. En músculo esquelético posee al menos 6 inicios de transcripción en una ventana de 171 pares de bases. Estudios con genes reporteros han determinado que Sp1 podría tener un papel relevante dirigiendo a la maquinaria basal de transcripción para formar el complejo de preiniciación. La expresión de Mfn2 es mayor en tejidos con requerimientos energéticos elevados. Ensayos con genes reporteros han permitido identificar factores de transcripción que podrían ser responsables de la expresión dependiente de tejido.
Se ha estudiado con detalle la inducción de Mfn2 en músculo esquelético y tejido adiposo marrón con la exposición al frío y tratamiento con agonistas de los receptores beta-3-adrenérgicos, condiciones ambas caracterizadas por un elevado gasto energético. El aumento de expresión de Mfn2 en estas condiciones es mediado por PGC-1-alfael cual coactiva a ERR-alfa que se une al promotor de Mfn2 en forma de monómero entre las bases -413 y -408. El incremento del potencial de membrana mitocondrial asociado a la expresión de PGC-1-alfa es inhibido por la represión de la expresión de Mfn2. Mfn2 podría ser un efector crucial en la activación mitocondrial inducida por PGC-1-alfa.
Se han aportado nuevas evidencias de la relevancia de Mfn2 en el control de la oxidación mitocondrial de substratos al mostrar una mayor expresión de Mfn2 en fibras musculares oxidativas que en fibras glucolíticas. La transcripción de Mfn2 aumenta en respuesta a incrementos en la concentración de calcio intracelular. Nuestros resultados sugieren que MEF2, el cual se une y activa al promotor de Mfn2, podría ser un efector de la cascada de señalización iniciada por el calcio citosólico.
Los datos obtenidos indican que la expresión de Mfn2 en músculo esquelético se incrementan en condiciones de elevado gasto energético lo cual estimula la oxidación de substratos y provoca incrementos en el potencial de membrana mitocondrial. Dependiendo de la demanda celular de ATP, el potencial de membrana mitocondrial se disipa para producir ATP o generar calor.
ENGLISH
Mitofusin 2 (Mfn2) is a mitochondrial fusion protein. Mfn2 have been related in several diseases such as neuropathy of Charcot-Marie-Tooth type 2A, vascular proliferative disorders and type 2 diabetes and obesity. Consequently, the mechanisms that regulate Mfn2 gene expression are of relevance.
The human Mfn2 promoter was cloned, showing it is located in a CpG island and lacks TATA box. That makes Mfn2 promoter susceptible to be regulated by methylation. In skeletal muscle transcription is initiated in at least 6 points in a 171 bp window. Sp1 may direct the basal machinery to form a preinitiation complex in human Mfn2 promoter.
Mfn2 is highly expressed in tissues with elevated energy demand. Gene reporter assays allowed to identify some transcription factors that may mediate tissue specific expression.
Mfn2 was induced with cold and -3-adrenergic receptor agonist exposure, conditions associated with enhanced energy expenditure. The cold induced coactivator PGC-1regulated Mfn2 expression requiring the integrity of an estrogen-related receptor alpha (ERR-alpha-binding element located at -413/-408. ERR-alpha also activated the transcriptional activity of the Mfn2 promoter and the effects were synergic with those of PGC-1-alphaRepression of Mfn2 reduces oxygen consumption, glucose oxidation and mitochondrial membrane potential. Using knock down strategy was showed that Mfn2 cold play a crucial role in mitochondrial energization by PGC-1-alpha
Mfn2 showed higher expression in slow twitch oxidative muscle fibres than in fast twitch glucolitic fibres. This is a new evidence of Mfn2 as regulator of substrate oxidation. We proved that Mfn2 gene expression was regulated by calcium. High intracellular calcium levels in oxidative muscle fibres could be the initiator of the cascade that results in higher Mfn2 expression. One of the downstream effectors of calcium is MEF2 that binds and activates Mfn2 promoter.
Data provided indicated that Mfn2 expression was increased in skeletal muscle when energy demand is high. The increases in Mfn2 expression supposed a higher mitochondrial membrane potential, this mitochondrial membrane potential could be dissipated coupled to ATP synthesis (oxidative muscle) or uncoupled to produce heat (cold exposure) depending the energetic requirements of the cell in each case.
Segalés, Dalmau Jessica. "Efectes de la proteïna Mitofusina 2 sobre el metabolisme muscular". Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2011. http://hdl.handle.net/10803/83914.
Mitochondria are cellular organelles that play a fundamental role in many cellular functions, such as substrates oxidation, ATP production, apoptosis and calcium economy. Mitochondria are dynamic organelles that can fuse and divide; the balance between both processes is crucial for a correct mitochondrial function. The most relevant proteins described to date involved in the regulation of mitochondrial fusion are mitofusins 1 and 2 (Mfn1 and Mfn2, respectively) and OPA1. Substantial data indicates that Mfn2 is also a key regulator of cell cycle and mitochondrial metabolism. On the other hand, Mfn2 expression is reduced in skeletal muscle of obese subjects and type 2 diabetic patients, situations characterized by altered mitochondrial activity. Based on these observations, the main objective of this thesis was the study of the metabolic role of Mfn2 in skeletal muscle. We have studied the metabolic effects caused by the manipulation of Mfn2 expression in mice skeletal muscle in vivo. By means of DNA electrotransfer technologies, we have expressed a truncated Mfn2 mutant in skeletal muscle and we have also repressed endogenous Mfn2 expression with microRNAs. We have also generated a skeletal muscle Mfn2 knockout mouse model (Mfn2 KO). The expression of truncated Mfn2 mutant in tibialis stimulated glucose oxidation and increased the Respiratory Control Ratio (RCR). It also increased the expression of subunits Cox4 of OXPHOS complex IV and Atp5a1 of complex V. We observed these metabolic effects in absence of changes in mitochondrial content. The repression of Mfn2 in mice skeletal muscle caused a marked reduction in the expression of subunit Cox4 of OXPHOS complex IV, accompanied with a 20% of decrease in COX activity. In this case we neither observed differences in mitochondrial content. Skeletal muscle from Mfn2 KO mice showed a decrease in glucose oxidation and in the RCR. In addition, Mfn2 KO mice showed a higher susceptibility to develop insulin resistance in response to aging or a high fat diet. Mitochondrial dysfunction and the increased ROS production observed in skeletal muscle of these mice could explain this higher susceptibility.
Detmer, Scott A. Bjorkman Pamela Jane. "The role of the mitofusin proteins in mitochondrial fusion and disease /". Diss., Pasadena, Calif. : Caltech, 2007. http://resolver.caltech.edu/CaltechETD:etd-04132007-181115.
Papanicolaou, Kyriakos. "Consequences of mitofusin ablation in cardiac myocytes. A genetic study in mice". Thesis, Boston University, 2013. https://hdl.handle.net/2144/12827.
Mitofusin-1 (Mfn-1) and mitofusin-2 (Mfn-2) are membrane-embedded mechanoenzymes involved in the remodelling and merging of the mitochondrial biomembrane. In differentiated cardiac myocytes, mitochondria occupy a third of the cell's volume and express both Mfn-1 and Mfn-2. The present thesis was aimed at exploring the roles of Mfn-1 and Mfn-2 specifically in cardiac myocytes using loss-offunction approaches in mice. We individually ablated either Mfn-1 or Mfn-2 specifically in cardiac myocytes. Ultramicroscopic analysis conducted in hearts of Mfn-1 KO or Mfn-2 KO mice revealed significant alterations in mitochondrial structure. Nevertheless, these knockout mice had normal heart function and a normal lifespan. Furthermore, Mfn-1 and Mfn-2 deficient mitochondria exhibited normal respiratory function in vitro. We also tested the susceptibility of Mfu-1 and Mfu-2 mitochondria against stress and unexpectedly found that the absence of these proteins conferred resistance to mitochondrial permeability transition (MPT). MPT reflects the loss of membrane integrity in mitochondria and is strongly associated with cell death. Using isolated adult cardiac myocytes we were able to demonstrate that the cell death in either Mfu-1 KO or Mfn-2 KO cells was delayed, consistent with the idea that MPT is attenuated in the absence of these proteins. We also utilized Mfn-2 KO mice to demonstrate that loss of Mfn-2 was associated with protection against cardiac ischemia/reperfusion injury, a stress model strongly linked to MPT. This work suggested for the first time that both Mfu-1 and Mfu-2 have important roles in the process of MPT. To incorporate these novel findings in context with the well-known role of mitofusins in membrane merging, I propose a working model where mitochondrial membrane fusion proceeds through formation of transient lipidic pores that compromise mitochondrial membrane integrity and serve as hotspots for MPT in conditions of stress. Lastly, we generated and characterized mice double-knockout (DKO) for Mfu-1 and Mfu-2. These mice are born in the expected ratios but undergo aberrant cardiac remodelling during the first week of their life and eventually succumb. The DKO mitochondria present multiple morphological and molecular abnormalities. This latter work illustrates that Mfn-1 and Mfn-2 operate interchangeably to regulate the early postnatal development of cardiac myocytes.
Martorell, Riera Alejandro. "Regulación de la dinámica mitocondrial en neuronas sometidas a excitotoxicidad". Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2014. http://hdl.handle.net/10803/286367.
Mitochondrial fusion and fission is a dynamic process critical for the maintenance of mitochondrial function and cell viability. During excitotoxicity neuronal mitochondria are fragmented, but the mechanism underlying this process is poorly understood. Here, we show that Mfn2 is the only member of the mitochondrial fusion/fission machinery whose expression is reduced in in vitro and in vivo models of excitotoxicity. Whereas in cortical primary cultures, Drp1 recruitment to mitochondria plays a primordial role in mitochondrial fragmentation in an early phase that can be reversed once the insult has ceased, Mfn2 downregulation intervenes in a delayed mitochondrial fragmentation phase that progresses even when the insult has ceased. Downregulation of Mfn2 causes mitochondrial dysfunction, altered calcium homeo- stasis, and enhanced Bax translocation to mitochondria, resulting in delayed neuronal death. We found that transcription factor MEF2 regulates basal Mfn2 expression in neurons and that excitotoxicity- dependent degradation of MEF2 causes Mfn2 downregulation. Thus, Mfn2 reduction is a late event in excitotoxicity and its targeting may help to reduce excitotoxic damage and increase the currently short therapeutic window in stroke.
Debattisti, Valentina. "Drosophila Marf is the evolutionary ancestor of mammalian Mfn2: a phylogenetic analysis". Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2011. http://hdl.handle.net/11577/3423326.
I mitocondri sono organelli essenziali per l’omeostasi cellulare. La loro funzione primaria è di produrre energia : la respirazione mitocondriale fornisce la maggior parte di ATP necessaria per le reazioni endoergoniche. Inoltre, essi regolano i livelli e i transienti di calcio citosolico e hanno un ruolo cruciale nei processi di apoptosi, invecchiamento e stress ossidativo (Jouaville et al., 1995; Wang, 2001). Il 20% della superficie mitocondriale è in stretto contatto con il reticolo endoplasmico (RE). Questa disposizione è importante per la generazione di microdomini ad alta concentrazione di calcio necessari in certe condizioni per l’attivazione dell’uniporto mitocondriale del Ca2+. I siti di stretto contatto tra il RE e i mitocondri formano le cosiddette “membrane associate ai mitocondri” (MAMs), che sono cruciali per il trasporto di lipidi e Ca2+ tra i due organelli e hanno un ruolo anche nel processo di morte cellulare (Rizzuto et al., 1998). Sebbene i meccanismi molecolari alla base di questa stretta vicinanza tra il RE e i mitocondri siano in larga parte ignoti, si ritiene che tale interazione possa essere regolata da cambiamenti morfologici dei due organelli (Pitt set al., 1999; Simmen et al., 2005). La forma del reticolo mitocondriale è determinata dall’equilibrio tra eventi di fusione e fissione, controllati da una famiglia di “proteine di morfologia mitocondriale”. In cellule di mammifero, la fusione mitocondriale è controllata dalle proteine mitofusina-1 (MFN1) e mitofusina-2 (MFN2) nella membrana esterna e da OPA1 nella membrana mitocondriale interna (Olichon et al., 2002). Nel nostro laboratorio è stato dimostrato che OPA1 promuove la fusione dei mitocondri solo in presenza di mitofusina 1 (Cipolat et al., 2004). La fissione richiede il passaggio aggiuntivo della traslocazione della proteina Drp1 dal citosol ai mitocondri, dove si ancora a hFis1, il suo adattatore molecolare nella OMM. L’oligomerizzazione di Drp1 fornisce la forza meccanica per costringere le membrane mitocondriali fino alla frammentazione dell’organello (Hinshaw et al., 1999; Smirnova et al., 2001). La traslocazione di Drp1 ai mitocondri dipende dalla sua defosforilazione ad opera della fosfatasi calcineurina e di altre fosfatasi (Cereghetti et al., 2008). Le mitofusine sono GTPasi appartenenti alla famiglia delle dinamine che controllano la fusione e la morfologia dei mitocondri. In passato, la presenza di due mitofusine nei mammmiferi ha sollevato la questione sulla loro divergenza funzionale. Oggi molti risultati supportano l'idea che Mfn1 e 2 non abbiano funzioni ridondanti. Mfn2 ha ruoli che Mfn1 non esercita, come il controllo dei processi di ossidazione mediati dai mitocondri (Bach et al., 2005) e la funzione anti-proliferativa (Chen et al., 2004). Inoltre, mentre la fusione mitocondriale indotta dalla proteina della membrana interna OPA1 richiede Mfn1, (Cipolat et al., 2004), Mfn2 sembra essere coinvolta nella regolazione della giustapposizione reticolo endoplasmatico (RE)-mitocondri (de Brito e Scorrano, 2008a). MFN2 è stata associata inoltre alla neuropatia di Charcot-Marie-Tooth di tipo IIa (CMTIIa) (Züchner et al., 2004b). Sia Mfn1 e Mfn2 sono essenziali per lo sviluppo embrionale e topi deficienti in entrambi muoiono prematuramente, ma (Chen et al, 2003) embrioni Mfn2-/- mostrano anche difetti di placentazione. Tuttavia, l'ablazione post-placentazione di una singola Mfn nel topo porta a due fenotipi completamente diversi: i topi Mfn1-/ - sono vitali, mentre topi Mfn2-/ - muoiono tra P1 e P17 come conseguenza della massiccia degenerazione cerebellare (Chen et al. , 2007). Non è chiaro se i diversi fenotipi osservati in vivo e in vitro possano essere attribuiti a differenze funzionali o semplicemente ai diversi schemi di espressione delle due Mfn. Inoltre, tutti i vertebrati possiedono due Mfn, mentre solo una Mfn viene riscontrata nella maggior parte degli invertebrati, con l'eccezione di D.melanogaster. Il moscerino della frutta possiede due mitofusine, ‘Fuzzy onion’ (Fzo) e Mitochondrial Assembly Regulatory Factor (Marf). Fzo è stato il primo mediatore della fusione mitocondriale individuato (Hales e Fuller, 1997). In spermatociti Fzo media la fusione dei mitocondri in due giganti organelli che formano una struttura chiamata Nebenkern, la quale serve a dare energia al flagello degli spermatidi. Nel mutante di fzo i mitocondri non riescono a fondersi e si avvolgono l'un l'altro come molti organelli frammentati, dando l'impressione di 'cipolle increspate' se osservate al microscopio elettronico. Anche se Fzo è in grado di promuovere l'allungamento mitocondriale, è espresso solo negli spermatidi. Ciò ha sollevato la questione di come la fusione dei mitocondri potesse venire regolata in altri tessuti del moscerino della frutta. Nel 2002 il secondo omologo delle mitofusine Marf è stato identificato in D.melanogaster (Hwa et al., 2002). A differenza di Fzo, DMarf è espressa ubiquitariamente e condivide il 64% di omologia con entrambe le mitofusine dei mammiferi. Quindi, Marf può essere considerato la singola mitofusina "funzionale" e Drosophila melanogaster è dunque un organismo modello utile per studiare la filogenesi di MFN nei vertebrati superiori. Le domande a cui abbiamo cercato di dare risposta in questa tesi sono le seguenti: questo organismo modello rappresenta il punto di svolta evolutiva da uno a due mitofusine? Quale Mfn è funzionalmente più vicina a DMarf? Al fine di rispondere a queste domande, abbiamo innanzitutto cercato di capire in quale estensione DMarf potesse complementare le mitofusine dei mammiferi. Per ottenere una visione più ampia dal punto di vista filogenetico, abbiamo esteso la nostra analisi alle mitofusine 1 e 2 del vertebrato Xenopus laevis (XMfn1 e XMfn2) e all’omologo di mitofusina di lievito S.cerevisae (Fzo1p). L'espressione di Fzo1p, DMarf, XMfn1 e XMfn2, induce allungamento dei mitocondri in Mfn1-/ - o Mfn2-/ - MEF, recuperando il fenotipo di frammentazione causato dalla mancanza delle singole Mfn e indicando che esse possono sostituire entrambe le Mfn. A differenza di Mfn1-/ - MEF, Mfn2-/ - MEF mostrano una morfologia del reticolo endoplasmico alterata (de Brito e Scorrano, 2008b). Questo difetto è recuperato solo dopo l'espressione di hMfn2 o di una variante hMfn2 specificamente localizzata al RE (hMfn2YFFT), indipendentemente dalla forma mitocondriale. Mfn2 infatti è parzialmente localizzata nel RE e si trova arricchita nelle MAMs. Per capire se DMarf potesse complementare Mfn2 anche nella regolazione della morfologia del RE, abbiamo co-trasfettato Mfn2-/ - MEFs con Dmarf con il tag V5 e una proteina fluorescente gialla localizzata nel RE (ERYFP). DMarf riesce a recuperare la morfologia del RE in Mfn2-/ -, mostrando quindi una più forte conservazione funzionale con Mfn2. Abbiamo poi rivolto la nostra attenzione ad un analisi in vivo della funzione di DMarf in Drosophila. DMarf è essenziale per la vitalità, poichè il silenziamento ubiquitario o specificatamente a carico del sistema nervoso o del tessuto muscolare della proteina è letale. In larve DMarf-RNAi i mitocondri si aggregano nelle regioni perinucleari dei corpi cellulari neuronali e dei tessuti muscolari. Inoltre, giunzioni neuromuscolari degli individui DMarf-RNAi risultano gravemente depauperati dei mitocondri rispetto alle larve di controllo. Dato che mitofusina-2 regola la morfologia del reticolo endoplasmico e il suo avvicinamento ai mitocondri, abbiamo studiato l’effetto del silenziamento di Dmarf sull’architettura del RE, la quale è risultata essere seriamente compromessa nei tessuti muscolari mostrando perdita dell’organizzazione del RE lungo i sarcomeri in seguito al silenziamento della proteina. Per studiare l'effetto della sovraespressione di hMfn in Drosophila, abbiamo caratterizzato le linee transgeniche esprimenti hMfn1, hMfn2 e hMfn2R94Q, una delle mutazioni più frequenti associate al CMT2A (Züchner et al., 2004a). Aggregazione dei mitocondri in corpi cellulari neuronali e nel muscolo e organelli di forma allungata o aggregati all'interno di assoni sono stati osservati in seguito a sovraespressione di tutte le hMfns. Tuttavia, l'analisi delle giunzioni neuromuscolari ha rivelato una grande differenza tra le espressioni hMfn1, hMfn2 e hMfn2R94Q: mentre le giunzioni di individui sovraesprimenti hMfn2 e hMfn2R94Q erano depauperate dei mitocondri, l’espressione di hMfn1 non ha modificato la distribuzione degli organelli nel sistema nervoso e mitocondri erano mantenuti all'interno delle giunzioni. L’organizzazione del RE nel muscolo non è stata influenzata dall’espressione di hMfns wild-type; la morfologia del RE è invece alterata in tessuti muscolari di individui esprimenti hMfn2R94Q, mettendo in luce un aspetto non ancora indagato nello studio della patogenesi di Charcot-Marie-Tooth e suggerendo l'alterazione della morfologia del RE come uno dei plausibili fattori che possono contribuire alla patogenesi della malattia. Dato che DMarf è stato in grado di complementare sia entrambe le Mfn nella morfologia mitocondriale e sia Mfn2 nella regolazione della morfologia del RE, abbiamo cercato di capire in che misura hMfn1 e -2 potessero complementare DMarf in Drosophila. L'espressione simultanea dei transgeni MFN2 e DMarf-RNAi nel sistema nervoso o nel tessuto muscolare provocano parziale sopravvivenza fino all'età adulta, mentre Mfn1 o Mfn2R94Q non sono riusciti a recuperare il fenotipo letale del DMarf-RNAi. Tuttavia, gli aggregati mitocondriali erano ancora presenti nei corpi delle cellule neuronali e nei tessuti muscolari e le giunzioni neuromuscolari di individui esprimenti contemporaneamente DMarf-RNAi e hMfn2 prive di mitocondri. Quindi, anche se MFN2 recupera la letalità dovuta al silenziamento di DMarf, questo non può essere attribuito a un recupero della morfologia e della distribuzione mitocondriale. Abbiamo quindi valutato il recupero dell’organizzazione del RE in individui esprimenti simultaneamente Dmarf-RNAi e hMfn. HMfn1 non ha avuto alcun effetto sull’ alterazione del RE causata da Dmarf-RNAi. Al contrario, hMfn2 espressione ha recuperato l’architettura del RE nel muscolo sia quando espressa ubiquitariamente o solo nel tessuto muscolare. In conclusione, in questa tesi abbiamo dimostrato che l’ espressione di Fzo1p, DMarf, XMfn1 e XMfn2 è in grado di recuperare la morfologia mitocondriale in Mfn1 - / - e Mfn2-/ - MEF. Inoltre DMarf complementa specificamente la morfologia del RE in Mfn2-/ - MEF. Quindi, il ruolo delle mitofusine nella regolazione della dinamica mitocondriale è conservato tra vertebrati e invertebrati. Tuttavia, esperimenti in vivo dimostrano che Mfn2, ma non Mfn1 recupera il fenotipo letale dovuto al silenziamento di DMarf in Drosophila melanogaster. Il recupero di DMarf-RNAi da parte di hMfn2 sembra correlare con la correzione dell’ organizzazione del RE, mentre la morfologia mitocondriale e la distribuzione non sono vengono ripristinati. Possiamo quindi ipotizzare che Marf sia funzionalmente più vicina ai Mfn2 rispetto a Mfn1, la quale potrebbe essere comparsa più tardi nel corso dell'evoluzione dei mammiferi. Infine, altri fattori,oltre l’alterazione della morfologia e distribuzione mitocondriale nel sistema nervoso potrebbero spiegare la letalità causata dal silenziamento di DMarf e essere quindi coinvolti nella patogenesi della CMT2A.
Chivite, Araiz Íñigo. "Endothelial Mitofusin 2 deficiency improves systemic metabolic health and delays age-associated decline". Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2020. http://hdl.handle.net/10803/668506.
Gall, Jonathan M. "Hexokinase and mitofusin 2: mitochondrial modulators of apoptosis in ischemic acute kidney injury". Thesis, Boston University, 2012. https://hdl.handle.net/2144/12392.
Mitochondrial injury and apoptosis promote organ failure after ischemic acute kidney injury (AKI), a common cause of morbidity and mortality. In these studies, we propose that hexokinase (HK), mitofusin 2 (MFN2) and Bax, key mitochondrial associated proteins, modulate apoptotic cell death and organ function after ischemia. In the kidney, HKI and HKII isoforms both possess mitochondrial localization sequences. In vivo ischemia reduced murine proximal tubule HKII content and caused mitochondrial HKII dissociation. In cultured renal epithelial cells, expression of HKI or II significantly improved survival after ATP depletion, an in vitro model of ischemia, without preventing Bax activation or reducing mitochondrial fragmentation, a determinant of organelle sensitivity to injury. HKII over-expression increased mitochondrial associated HKII during stress and decreased mitochondrial Bax accumulation, a major cause of outer membrane permeabilization and apoptosis, suggesting that HK improves renal cell survival by antagonizing Sax-mediated injury. Deficiency of MFN2, a pro-fusion protein, caused mitochondrial fragmentation in primary proximal tubule cells without altering baseline or maximal oxygen consumption rate, or cell apoptosis. However, MFN2 deficiency significantly increased mitochondrial Bax accumulation and exacerbated mitochondrial outer membrane injury after stress. In the mouse, whole kidney MFN2 knockout caused severe mitochondrial fragmentation in renal epithelial cells. However, despite a small (20%) decrease in nephron number compared to littermate controls, newborn knockouts exhibited normal tubular and organ function. Surprisingly, proximal tubule specific MFN2 knockouts were also protected from renal ischemia. Although histologic injury scores as well as levels of apoptosis and necrosis, were similar, renal function and animal survival were significantly higher in proximal tubule specific MFN2 knockout mice at 24 and 48 hours post-ischemia. Interestingly, cortical oxidant stress was halved while cortical proliferation was nearly 4 times higher in proximal tubule knockouts compared to control, suggesting that MFN2 deficiency promotes organ recovery and survival after ischemia by enhancing proximal epithelial cell growth. While HK and MFN2 modulate Bax-mediated mitochondrial injury and apoptosis, "off-target" effects of MFN2 on renal cell proliferation ameliorate ischemia-reperfusion injury. These studies highlight the role of Bax-mediated mitochondrial injury in ischemic organ failure and suggest new targets for both attenuating injury and promoting organ recovery.
De, Vecchis Dario. "Gaining insights into mitochondrial membrane fusion through a structural and dynamic atomistic model of the mitofusin Fzo1p". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCC001.
Mitochondria are dynamic organelles whose morphology is determined by fusion and fission of their membranes. This essential process is known as mitochondrial dynamics. Defects in mitochondrial dynamics are associated with neurological disorders making the investigation of physiological relevance. However, the precise sequence of events that lead mitochondrial dynamics are still not well characterised. Fzo1p, a large GTPase of the Dynamin-Related Proteins superfamily, is a key component in mitochondrial outer membrane fusion in yeast. During this PhD project I built a model of the protein Fzo1p. The structure and dynamics of the model was investigated through molecular modelling and all-atom molecular dynamics simulation in a fully hydrated lipid bilayer environment. The Fzo1p structural model integrates information from several template structures, experimental knowledge, as well as ab initio models of the transmembrane segments. The model is validated experimentally through directed mutagenesis, for instance charge-swap mutations confirm predicted long-distance salt bridges. A series of mutants indicate that coiled-coil domains are required for protein function at variance with its N-terminal region. Overall, the experimental and in silico approaches pinpoint the hinge domains involved in the putative conformational change and identifies critical residues affecting protein stability. Finally, key Fzo1p-GDP interactions provide insights about the molecular mechanism of membrane fusion catalysis. The model provides insight on atomic level and proposes a structure that will be instructional to understanding mitochondrial membrane fusion
McCorquodale, Donald S. III. "Identification of Novel Phospholipid Related Functions of Mitofusin 2 in Cell Models of Charcot-Marie-Tooth Disease 2A". Scholarly Repository, 2011. http://scholarlyrepository.miami.edu/oa_dissertations/580.
Khalil, Bilal. "Importance du contrôle qualité des mitochondries dans les maladies neurodégénératives : analyse cellulaire et génétique dans des modèles drosophile de la maladie de Huntington et de la sclérose latérale amyotrophique". Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM5054.
Mitochondria are the main energy source in neurons. Mitochondrial defects contribute to the development of neurodegenerative diseases, however they can be countered by a quality control system. The purpose of my thesis has been to determine if this system is dysregulated in Huntington’s disease (HD) and in amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and if restoring it can be neuroprotective, by mainly using Drosophila models. HD, which is characterized by loss of striatal neurons, is caused by the mutant Huntingtin protein (mHtt). We showed that mHtt induces the accumulation of mitochondria in the retina. This could be due to a defect in mitophagy, a mechanism which allows the elimination of defective mitochondria and which is orchestrated by the protein PINK1. Interestingly, PINK1 overexpression ameliorates the abnormal phenotype of flies expressing mHtt. I also got interested in ALS, in which motor neurons degenerate, and mainly in the TDP-43 gene which is a major contributor to the disease. We showed that TDP-43 overexpression in Drosophila neurons leads to fragmentation of mitochondria due to decreased expression levels of the mitofusin gene. The latter controls the fusion process between healthy and damaged mitochondria and therefore the organelle integrity. We show that Mitofusin overexpression ameliorates locomotor defects and abnormal neuronal activity in flies expressing TDP-43. Our results show the importance of mitochondrial quality control in the pathogenesis of these diseases, and that reinforcing it can be beneficial
Capel, Émilie. "Formes monogéniques de lipomatose de Launois-Bensaude : étude clinique et moléculaire, et modélisation cellulaire". Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS501.
This work, initiated in cooperation with the rare diseases reference center ‘Pathologies de la Résistance à l’Insuline et de l’Insulino-Sensibilité’, focuses on the pathophysiology of rare lipodystrophic syndromes. Among them, Launois-Bensaude lipomatosis, also called multiple symmetric lipomatosis (MSL), is characterized by upper-body lipomatous masses and frequent metabolic alterations. We have investigated the largest reported series of patients with MSL due to the MFN2 p.Arg707Trp variant. MFN2 encodes mitofusin 2, a protein involved in mitochondrial fusion. Additionally, a patient with clinical symptoms consistent with MSL, harboring a new p. Glu943Glyfs*22 variant of LIPE, encoding hormone-sensitive lipase, a key enzyme in the lipolysis pathway, has also been studied. The clinical, biological and adipose tissue characteristics of patients carrying MFN2 and LIPE variants, allow for a better definition of MSL within the lipodystrophic syndromes. We have isolated adipose-derived stem cells (ASC) from lipomas and used this cellular model to assess the impact of variants on adipocyte differentiation and functions. Morphological (optic and electronic microscopy) and functional studies (immunohistochemistry, gene and protein expression, lipolysis, and mitochondrial respiration) on pseudo-lipomas and/or on ASC show numerous adipose dysfunctions and highlight the thermogenic phenotype of adipocytes from MFN2-MSL patients. This MFN2-related lipodystrophy could result from a misbalance of white and beige adipocyte differentiation
Legros, Frédéric. "Étude de la dynamique du compartiment mitochondrial et des mutations hétéroplasmiques de l'ADN mitochondrial". Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077109.
Thaher, Osamah Mahmud Ali Yosif Hamdan [Verfasser]. "Adaption der mitochondrialen Form und Funktion an oxidativen Stress durch Mitofusin-2 / Osamah Mahmud Ali Yosif Hamdan Thaher". Mainz : Universitätsbibliothek der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 2021. http://d-nb.info/1237814839/34.
Harland, Micah Thomas. "Neuronal Mitofusin 2 Modulates Neuroinflammation in Acute Systemic Inflammation and Alleviates Pathologies in a Mouse Model for Neurodegenerative Diseases". Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1586468876190716.
Dekeyser, Christian [Verfasser], e Christoph [Akademischer Betreuer] Maack. "Die Auswirkungen spezifischer Mitofusin-2-Mutationen auf die mitochondriale Energetik und die Entwicklung von Herzinsuffizienz / Christian Dekeyser ; Betreuer: Christoph Maack". Saarbrücken : Saarländische Universitäts- und Landesbibliothek, 2020. http://d-nb.info/1205735348/34.
Bergamin, Giorgia. "Pathogenetic role of MFN2 gene: genetic analysis in patients with charcot-marie-tooth neuropathy and disease modeling in zebrafish". Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2011. http://hdl.handle.net/11577/3422031.
Le Charcot-Marie-Tooth (CMT) sono le più comuni patologie ereditarie del sistema nervoso periferico. Il sottotipo CMT2A, uno dei più frequenti, è causato da mutazioni nel gene MFN2, codificante mitofusina 2, una proteina GTPasica, per struttura simile alla dinamina, localizzata a livello della membrana esterna dei mitocondri. MFN2 risulta implicata in diversi processi cellulari, quali la fusione della membrana mitocondriale esterna dei mitocondri, il trasporto di questi lungo gli assoni e il tethering tra mitocondri e reticolo endoplasmatico. Ad oggi sono state identificate più di 80 mutazioni associate alla CMT2A e a varianti complicate di CMT2. Tali mutazioni sono nella maggior parte dei casi mutazioni puntiformi a trasmissione autosomica dominante, ma recentemente sono state identificate anche alcune mutazioni a trasmissione semi-dominante o recessiva. Con lo scopo di identificare nuove mutazioni in mitofusina 2 e individuare una possibile correlazione genotipo-fenotipo, nella prima parte di questo progetto si è proceduto a condurre un’analisi genetica del gene in 25 pazienti con diagnosi di CMT assonale. Tale analisi è stata condotta primariamente mediante sequenziamento diretto degli esoni di cui il gene MFN2 è composto. Successivamente, nei soggetti risultati negativi all’analisi per sequenziamento, si è proceduto ad eseguire un’analisi mediante la tecnica della multiplex ligation-dependent probe amplification (MLPA), la quale consente di identificare eventuali riarrangiamenti genici, non identificabili mediante sequenziamento. L’analisi genetica dei pazienti ha permesso di identificare la mutazione causativa in cinque probandi. In quattro di questi sono state trovate mutazioni in eterozigosi, mentre un paziente affetto da una grave forma di CMT assonale è risultato essere un eterozigote composto per due mutazioni in MFN2 (p.[K38del]+[T362M]). Delle mutazioni così rilevate, quattro (E329del, A738V, R94P, K38del) non risultavano prima descritte. La frequenza delle mutazioni di MFN2 nel campione indagato (20%) è in accordo con i dati di letteratura. L’analisi di MFN2 mediante MLPA non ha invece permesso di rilevare alcun riarrangiamento genico. Attualmente lo studio dei meccanismi tramite cui mutazioni in MFN2 inducono neurodegenerazione è limitato dal fatto che solo pochi modelli di CMT2A sono stati sviluppati con successo in topo. Considerando che lo zebrafish si è recentemente distinto come un buon modello per lo studio di molte malattie neurodegenerative, si è deciso di investigare la funzione di mitofusina 2 e il suo ruolo nella patogenesi della CMT2A in tale organismo. Mitofusina 2 è stata quindi silenziata durante lo sviluppo di zebrafish usando un oligo-morfolino antisenso, il quale viene direttamente iniettato in uova fecondate. L’analisi del fenotipo dei morfanti ha permesso di evidenziare come, in assenza di mfn2, gli embrioni presentino evidenti alterazioni fenotipiche ed in particolare risultino avere gravi problemi di movimento, in accordo col fenotipo osservato nei pazienti. Ulteriori analisi hanno evidenziato che il sistema neuromuscolare delle larve è gravemente compromesso, con motoneuroni morfologicamente alterati e una riduzione del numero di giunzioni neuromuscolari correttamente formate. Inoltre, come nei pazienti, le fibre muscolari risultano ipotrofiche e con diametro ridotto, probabilmente a seguito della denervazione dei muscoli dei somiti. Tali risultati, validati da esperimenti di rescue con il trascritto umano di MFN2, confermano il ruolo fondamentale di mitofusina 2 nello sviluppo dei motoneuroni e suggeriscono che lo zebrafish può essere uno strumento utile per lo studio in vivo degli effetti delle mutazioni trovate nei pazienti con CMT2. Per tale motivo si è proceduto a mettere a punto un metodo che consentisse di valutare l’effetto delle mutazioni in MFN2 utilizzando lo zebrafish come modello. Ci si è concentrati in primo luogo sull’analisi della mutazione R94Q, la più frequentemente identificata nei pazienti e per la quale sono disponibili svariate informazioni riguardanti il suo meccanismo molecolare, ottenute sia da indagini in vitro che in vivo. Mediante esperimenti di iniezione dell’mRNA umano mutato, sia in presenza che in assenza del morfolino contro mfn2, si è potuto dimostrare che nei primi stadi dello sviluppo di zebrafish, R94Q è, almeno in parte, loss of function. Tale risultato è in accordo con alcuni dati ottenuti da studi in vitro che dimostrano che tale allele mutato di MFN2 non è in grado di ripristinare la forma del network mitocondriale in cellule derivate da topi knock-out per Mfn2. Inoltre una linea di topi knock-in per R94Q non mostra alcun segno patologico quando la mutazione è in eterozigosi, mentre è letale, ma tardivamente rispetto al knock-out, in omozigosi. Tuttavia un solo meccanismo di loss of function non è in grado di spiegare il fatto che una linea transgenica di topi in cui R94Q è sovraespressa nel sistema nervoso mostri un fenotipo compatibile con la CMT2A a partire dai 5 mesi di vita. I dati così ottenuti, confrontati con quelli di letteratura, suggeriscono che R94Q, pur avendo funzionalità ridotta, potrebbe avere anche un effetto di gain of function, il quale però è in grado di manifestarsi solo dopo lo sviluppo embrionale. Va segnalato che il metodo messo a punto, permette di evidenziare alterazioni solo nei primi stadi dello sviluppo e per tale motivo sarà necessario sviluppare delle linee transgeniche stabili di zebrafish per confermare il meccanismo d’azione di R94Q. Questo potrà permettere di ampliare l’indagine anche valutando gli effetti delle mutazioni in MFN2 rilevate con la presente indagine. Nel complesso i dati ottenuti con questo lavoro hanno contribuito a chiarire la possibile correlazione genotipo-fenotipo in pazienti affetti da CMT2A. Inoltre è stato possibile identificare zebrafish come un nuovo strumento per l’analisi del meccanismo d’azione di mutazioni in MFN2 associate a CMT2. Dato che zebrafish è un organismo modello che si presta meglio di altri a esperimenti di drug screening, la validazione di un sistema modello per la CMT2A in zebrafish potrebbe in futuro contribuire all’identificazione di nuovi farmaci efficaci per il trattamento di tale patologia.
Morales, Campos Pablo Esteban. "Efectos de la incretina glp-1 sobre el acoplamiento retículo endoplásmico-mitocondria en células de músculo liso vascular : rol de pka y mitofusina-2". Tesis, Universidad de Chile, 2012. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/113560.
Memoria de Título de Bioquímico
La hormona GLP-1 es una reguladora importante de la homeostasis de la glucosa, favoreciendo su metabolismo en varios tejidos a través de la activación de la vía del AMP cíclico-proteína kinasa A. En las células de músculo liso vascular (VSMC), el control del metabolismo de la glucosa es esencial para la mantención de la función y el fenotipo celular, ya que al favorecer su oxidación en las mitocondrias, se previene la aparición de un fenotipo desdiferenciado, característico de patologías cardiovasculares. Un mecanismo que promueve la actividad mitocondrial es su acoplamiento con el retículo endoplásmico (RE), pues se favorece el traspaso de metabolitos y Ca2+ desde el RE a la mitocondria. Estructuralmente, el acoplamiento entre ambos organelos depende de Mitofusina-2 (Mfn-2). Existe evidencia de que una disminución en el acoplamiento entre RE y mitocondrias en VSMC conduce a la aparición de un fenotipo proliferativo, mientras que el uso de GLP-1 previene el desarrollo de este fenotipo. Además, datos de nuestro grupo de trabajo sugieren que esta hormona potencia la actividad mitocondrial. Basados en estos antecedentes, quisimos estudiar si GLP-1 era capaz de promover el acoplamiento entre RE y mitocondrias en la línea celular vascular A7r5, y evaluar el posible rol de PKA y de Mfn-2 en el fenómeno. A través de inmunofluorescencia indirecta con marcación de RE y mitocondrias, se observó un aumento en la colocalización entre ambos organelos en células estimuladas con GLP-1 (100 nM, 3 h). Además, mediante el uso de la sonda fluorescente Rhod-FF, sensible a Ca2+ mitocondrial, se determinó que la pre-incubación de estas células con GLP-1 favorecía la entrada de Ca2+ reticular a la mitocondria. En forma paralela, se determinó que el tratamiento por 3 h con GLP-1 aumentó los niveles de Mfn-2, efecto que se perdió cuando las células se pre-incubaron con el inhibidor de PKA, H-89. Finalmente, se determinó que el incremento en la colocalización entre RE y mitocondrias y el aumento en la entrada de Ca2+ reticular a las mitocondrias en respuesta al tratamiento con GLP-1, se inhibían en células pre-tratadas con H-89. Así, concluimos que la incretina GLP-1 promueve el acoplamiento funcional entre RE y mitocondrias en células de la musculatura lisa vascular, a través de un mecanismo que requiere de la activación de PKA, y presumiblemente, del aumento de la proteína Mfn-2.
The hormone GLP-1 is an important regulator of glucose homeostasis that promotes its metabolism on several tissues through a cyclic AMP-protein kinase A pathway. In vascular smooth muscle cells (VSMC) glucose metabolism is involved in the control of both cellular function and phenotype, given that promoting its oxidation in the mitochondria prevents the appearance of VSMC undifferentiated phenotype, a hallmark of cardiovascular pathologies. Mitochondrial activity is activated by their coupling with the endoplasmic reticulum (ER), which enhances metabolite and Ca2+ transfer from the ER to the mitochondria. Structurally, the coupling between these organelles depends on Mitofusin-2 (Mfn-2). A decrease on ER-mitochondria coupling in VSMC leads to a proliferative phenotype, while GLP-1 treatment prevents its appearance. Besides, data from our work group suggests that this hormone enhances mitochondrial activity. Based on this background, we evaluated whether GLP-1 modulated functional coupling between ER and mitochondria in the vascular cell line A7r5, and the involvement of PKA and Mfn-2 on this phenomenon. Inmunofluorescence analysis of ER and mitochondria stained cells revealed that GLP-1 (3 h, 100 nM) treatment increased colocalization of these two organelles. Furthermore, by using the mitochondrial Ca2+ sensitive fluorescence probe, Rhod-FF, we determined that pre-incubation of these cells with GLP-1 enhanced reticular Ca2+ entry into the mitochondria. Moreover, the treatment with GLP-1 by 3 h increased Mfn-2 levels, an effect that was prevented by the pre-incubation with the PKA inhibitor, H-89. Finally, the increment of ER and mitochondria colocalization and the increase on reticular Ca2+ entry into the mitochondria in response to GLP-1 stimulation were both abolished in H-89 pre-treated cells. Therefore, we concluded that the hormone GLP-1 promotes ER and mitochondria coupling in VSMC, through a mechanism that requires PKA activation, and presumably, an increment of Mfn-2 levels.
Fondecyt
Mages, Christine Maria Gabriele [Verfasser], Christoph [Gutachter] Maack, Kristina [Gutachter] Lorenz e Alma [Gutachter] Zernecke-Madsen. "Effekt von Mitofusin 2 Defizienz auf die IP_3-induzierte mitochondriale Calciumregulation in Kardiomyozyten / Christine Maria Gabriele Mages ; Gutachter: Christoph Maack, Kristina Lorenz, Alma Zernecke-Madsen". Würzburg : Universität Würzburg, 2021. http://d-nb.info/1234391538/34.
Meiser, Maxie Gesine [Verfasser], e Christoph [Akademischer Betreuer] Maack. "Die Rolle von Mitofusin 2 für die Calcium-Transmission zwischen dem sarkoplastischen Retikulum und Mitochondrien sowie die bioenergetische Adaption in Kardiomyozyten / Maxie Gesine Meiser ; Betreuer: Christoph Maack". Saarbrücken : Saarländische Universitäts- und Landesbibliothek, 2016. http://d-nb.info/1117028143/34.
El, Fissi Najla. "Caractérisation d'allèles de mitofusine associés à la maladie de Charcot-Marie-Tooth : mise en évidence de l'implication d'un déséquilibre entre fusion et fission mitochondriale dans le dysfonctionnement des neurones". Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0250/document.
Mitochondria form a dynamic network remodeled by two antagonistic processes called mitochondrial fusion and fission. While mitochondrial fusion creates interconnections between mitochondria, mitochondrial fission result in fragmentation. These processes are mediated by Dynamin-related GTPases, the outer-membrane fusion protein mitofusin, and the fission factor DPR1.The main aim of my resaearch was to characterize the impact of an imbalance between mitochondrial fusion and fission in neurons in the context of a severe hereditary neuropathy called Charcot-Marie-Tooth type 2A (CMT2A). Indeed, this disease is caused by dominant mutations in the mitofusinMFN2.In order to dissect the mechanisms by which these mutations alter mitofusin properties and neuronal function, we developed four drosophila models of CMT2A expressing the two most frequent substitutions (R94Q, R364W) and two others localizing to similar domains (T105M, L76P). The four alleles resulted in mitochondrial depletion at neuromuscular junctions, decreased oxidative metabolism, increased mtDNA mutations, and impaired locomotion that were associated with aberrant mitochondrial morphology. Interestingly, while GTPase domain-associated mutations (R94Q, T105M) aggregate unfused mitochondria, mutations within helix bundle 1 (R364W, L76P) unexpectedly enhance mitochondrial fusion, as demonstrated by rescue of mitochondrial morphology and locomotion provided by the DRP1 fission factor. In conclusion, we show that both dominant negative and dominant active forms of mitofusin can cause CMT2A, and propose for the first time that excessive mitochondrial fusion drives CMT2A pathogenesis in a large number of patients
Sood, Aditi. "Wiring the adaptive response of mitochondria to metabolic transitions : a Mitofusin-2- dependent proteolytic elimination of OPA1 accompanies cristae and mitochondria-ER contacts remodelling in the postprandial mouse liver". Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25772.
It is well established in cultured models that mitochondrial dynamics and cristae remodeling regulate mitochondrial function under different stress conditions, such as starvation and apoptosis. Despite the tremendous amount of research in this field, relatively little is known about the significance of mitochondrial dynamics and ultrastructure remodeling under normal physiological conditions in vivo. In the 1960’s, Hackenbrock demonstrated that isolated mitochondria adopt distinct internal conformations under different metabolic states. Based on these observations, he predicted that mitochondrial ultrastructural changes regulate the organelles functional output. However, whether these ultrastructural changes also accompany metabolic transitions in vivo, under physiological conditions, is not known. Further, hepatic metabolism requires mitochondria to adapt their bioenergetic and biosynthetic output to the ever-changing anabolic/catabolic state of the liver cell, but the wiring of this process is still largely elusive. In this study, we provide the first in vivo quantitative description of the adaptive response of the mitochondrial reticulum to hepatic metabolic transitions. Using a postprandial mouse liver model and quantitative cryo-EM analysis we show that at 5 hours after feeding the mTORC1 signaling is blocked, the mitochondria network fragments, the cristae density decreases and the mitochondrial respiratory capacity drops. These changes are accompanied with a parallel increase in the mitochondria-ER contact (MERCs) lengths, which control calcium and phospholipids fluxes between the two organelles. Further, these events are associated with the transient expression of two previously unidentified C-terminal fragments (CTFs) of Optic atrophy-1 (OPA1), a mitochondrial GTPase that regulates cristae and mitochondrial dynamics. Using an in vitro assay, we show that these CTFs originate from a novel OPA1 processing, termed C-cleavage that eliminates OPA1 activity by breaking off the GTPase. Importantly, we show that C-cleavage requires the presence of Mitofusin-2 (MFN2), a key regulator of mitochondria fusion and MERCs biogenesis, but not that of its homolog Mitofusin-1 (MFN1), thereby linking cristae remodeling to MERCs assembly.
Basso, Valentina. "Regulation of ER-Mitochondria tethering in an in vivo animal model of Parkinson's disease". Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2018. http://hdl.handle.net/11577/3425287.
I mitocondri formano un network reticolare e tubulare la cui forma è controllata da eventi opposti di fusione e fissione (Bereiter-Hahn and Voth, 1994). Le mitofusine 1 e 2 (Mfn1 e Mfn2), sono delle GTPasi dynamin-like incorporate nella membrana mitocondriale esterna (OMM, outer mitochondrial membrane) e mediano la fusione mitocondriale in cooperazione con OPA1 (Rojo et al., 2002; Santel and Fuller, 2001; Wong et al., 2000). Le shaping protein mitocondriali hanno una funzione pleiotropica. In particolare, mentre la Mfn1 sembra principalmente coinvolta nel docking e nella fusione di organelli, la Mfn2 è arricchita nei punti di contatto tra ER e mitocondri dove è implicata nella formazione di collegamenti molecolari che sono capaci di produrre un'interazione tra gli organelli (Chen et al., 2012; de Brito and Scorrano, 2008). Lavori recenti attribuiscono a questi punti di stretto contatto tra l'OMM e il vicino ER, chiamati MAMs (mitochondria-associated ER-membranes) o MERCS (mitochondria-ER contacts), un importante ruolo nella propagazione del segnale cellulare, incluso quello che controlla il metabolismo lipidico, l'omeostasi del calcio (Ca2+) e la morte cellulare (Rowland et al., 2012; Rizzuto et al., 1998; Vance, 1990). Un'anomalia nella comunicazione tra ER e mitocondri è stata descritta in vari modelli cellulari di differenti malattie neurodegenerative, che includono la malattia di Alzheimer, Huntington e Parkinson (Krols et al., 2016; Calì et al., 2013; Ottolini et al., 2013; Area-Gomez et al., 2012; Calì et al., 2012; Panov et al., 2002). Tuttavia la causa esatta che induce la perdita neuronale non è ancora conosciuta. Parkin, una E3-ubiquitina ligasi mutata nelle forme familiari di malattia di Parkinson (PD, Parkinson's disease) è selettivamente reclutata sui mitocondri disfunzionali e promuove la loro eliminazione tramite autofagia, un processo conosciuto come mitofagia (Narendra et al., 2008). PINK1, una proteina chinasica e gene associata alla PD, è richiesto per il reclutamento di Parkin e per la mitofagia indotta da stress (Ziviani et al., 2010). Nei diversi sistemi modello, Parkin ubiquitina selettivamente le proteine ancorate sulla membrana mitocondriale esterna che promuovono la fusione (Mfn1 e Mfn2) e il loro omologo in Drosophila (Marf) (Tanaka et al., 2010; Ziviani et al., 2010; Gegg et al., 2010). Di conseguenza, l'assenza di Parkin o PINK1, il quale opera a monte di Parkin nella stessa pathway, causa un'alterazione nell'ubiquitinazione della Mfn e un aumento dei livelli di Mfn (Ziviani et al., 2010). Dato che Parkin altera i livelli basali e di ubiquitinazione della Mfn, noi abbiamo proposto di (i) valutare i livelli di ubiquitinazione della mitofusina ed analizzare se la downregolazione di Parkin ha effetti su questi livelli; (ii) investigare se Parkin regola il legame tra ER e mitocondri andando ad agire sui livelli stazionari o di ubiquitinazione della Mfn2; (iii) valutare il significato fisiologico dell'interazione ER-mitocondri in un modello animale in vivo di malattia di Parkinson. La nostra ipotesi è che l'ubiquitinazione della Mfn Parkin-dipendente controlli il legame ER-mitocondri, interferendo così con il trasferimento e l'omeostasi di Ca2+, la cui alterazione è stata descritta in numerose pathway molecolari che causano neurodegenerazione associata alla perdita di funzionalità di PINK1 e Parkin (Calì et al., 2013; Ottolini et al., 2013; Calì et al., 2012). Al fine di affrontare la precedente lista di ipotesi abbiamo analizzato i livelli di ubiquitinazione della Mfn2 in fibroblasti embrionali di topo (MEFs: mouse embryonic fibroblasts) in seguito alla downregolazione di Parkin. A questo scopo, abbiamo (i) immunoprecipitato la Mfn2 con lo specifico anticorpo anti Mfn2 ed eseguito il western blotting con lo specifico anticorpo anti HA in cellule overesprimenti l'ubiquitina taggata HA; (ii) misurato i livelli di connessione tra ER e mitocondri nelle cellule di controllo e in cellule con Parkin downregolato. Abbiamo utilizzato due approcci indipendenti per misurare questa connessione: per prima cosa abbiamo misurato la percentuale di co-localizzazione dell'ER con i mitocondri usando il coefficiente di co-localizzazione di Mander in seguito alla ricostruzione volumetrica 3D delle immagini confocali lungo l'asse z di cellule esprimenti le sonde fluorescenti bersaglio degli organelli (rispettivamente, mito-RFP and ER-YFP) (Rizzuto et al., 1998). In secondo luogo, abbiamo sfruttato una sonda basata su FRET (Naon et al., 2016) per misurare la vicinanza dell'ER con i mitocondri. In questo sensore, chiamato FEMP, l'intensità di FRET è inversamente proporzionale alla distanza tra i due fluorofori (mito-YFP e ER-CFP) che sono opportunamente indirizzati ai due compartimenti. (iii) Abbiamo studiato il significato fisiologico dell'interazione ER-mitocondrio in un modello animale in vivo di PD privo dell'espressione di PINK1. A questo scopo abbiamo usato la Drosophila melanogaster, che ha molti vantaggi. Innanzitutto i mutanti di Drosophila, derivati da mutazioni che causano la perdita di funzionalità di PINK1, sono stati ampiamente caratterizzati ed inducono un fenotipo robusto rappresentato dalla perdita dei neuroni DA e deficit locomotori correlati all'età (Poole et al., 2008; Clark et al., 2006; Park et al., 2006; Yang et al., 2006; Wang et al., 2006). In secondo luogo, in vivo possono essere facilmente eseguiti un'ampia varietà di modifiche genetiche ed esperimenti di epistasi per comprendere più approfonditamente le pathway molecolari. I nostri risultati mostrano che in MEFs la downregolarione di Parkin riduce l'ubiquitinazione della Mfn e l'interazione tra ER e mitocondri. Abbiamo osservato inoltre che le mutazioni della Mfn2 associate a CMT di tipo 2A (rispettivamente Mfn2R94Q, Mfn2P251A e Mfn2R280H) causano l'alterazione dei livelli di ubiquitinazione della Mfn2 ed una diminuzione nell'interazione tra ER e mitocondri. Sebbene indirettamente, questi risultati suggeriscono fortemente che l'ubiquitinazione della Mfn2, piuttosto che i livelli stazionari, è importante nella regolazione dell'interazione tra ER e mitocondri. Per identificare il sito preciso di ubiquitinazione della Mfn2 e correlare direttamente la mancanza dell'ubiquitinazione con la riduzione dell'interazione ER-mitocondri, abbiamo sfruttato un approccio bioinformatico che ci ha permesso di individuare i residui di lisina (K) altamente conservate nelle varie specie. Abbiamo identificato venti residui di lisina che sono conservati tra uomo, topo e Drosophila. Abbiamo confrontato questi residui con quelli descritti in uno studio basato sull'utilizzo della spettrometria di massa per identificare i siti di ubiquitinazione dipendenti da Parkin pubblicato nel 2014 (Bingol et al., 2014). Abbiamo identificato sei residui di lisina che potrebbero rappresentare dei buoni candidati per l'ubiquitinazione Parkin-dipendente della Mfn2. Abbiamo generato i mutanti non ubiquitabili per questi siti sostituendo la lisina (K) con l'arginina (R), una procedura comune per bloccare l'ubiquitinazione e studiato il pattern di ubiquitinazione dei mutanti Mfn2 non ubiquitinabili mediante western blotting. L'espressione del mutante non ubiquitinabile K416R ha provocato un'alterazione dell'ubiquitinazione della Mfn2. Da notare che questo mutante non è stato in grado di ripristinare i contatti ER-mitocondri quando reintrodotto in MEF Mfn2 KO ed ha restaurato solo parzialmente il trasferimento di Ca2+ ER-mitocondriale. In breve, i nostri risultati hanno fornito prove evidenti che l'ubiquitinazione di Mfn2 è un prerequisito per l'interazione fisica e funzionale dei mitocondri con l'ER e che la K416 nel dominio HR1 della Mfn2 è un vero e proprio sito per l'ubiquitinazione Parkin-dipendente. Vari studi hanno osservato in diversi modelli cellulari privi di PINK1 o Parkin un'alterata omeostasi del Ca2+ (Heeman et al., 2011; Sandebring et al., 2009). Sebbene non sia chiaro il motivo per il quale nel PD degenerino specificatamente i neuroni dopaminergici è allettante ipotizzare che un deficit nell'omeostasi del Ca2+, risultante da un alterato scambio di Ca2+ nell'interfaccia ER-mitocondrio, possa portare o contribuire alla degenerazione. Eleganti studi hanno dimostrato che un legame artificiale tra ER e mitocondri può essere usato per modulare il trasferimento di Ca2+ (Csordas et al., 2010; Csordas et al., 2006). Tenendo questo a mente, ci siamo occupati del fatto che l'espressione di un legante sintetico tra ER e mitocondri in un modello in vivo di Drosophila PINK1 loss of function potesse migliorare il fenotipo dei PINK1 KO incidendo sulla comunicazione ER-mitocondriale. Per questo motivo abbiamo generato un certo numero di linee di Drosophila esprimenti il linker sintetico guidato da uno specifico driver neuronale nei neuroni delle ali. Questo linker è stato generato da Csordas et al. (Csordas et al., 2006) e consiste in una proteina monomerica fluorescente (RFP) fusa all'N terminale con la sequenza bersaglio della membrana mitocondriale esterna e fusa al C-terminale con la sequenza bersaglio dell'ER. Abbiamo potuto visualizzare e quantificare i punti di fluorescenza RFP lungo la vena L1 nell'ala della Drosophila dimostrando una corrispondenza con la morfologia osservata a seguito dell'espressione di mito-GFP o ER-GFP sui neuroni dell'ala (Vagnoni e Bullock, 2016), indice del fatto che l'espressione del linker sintetico era appropriata. E' interessante notare che abbiamo osservato un miglioramento dell'abilità di arrampicata della Drosophila PINK1 KO in seguito all'espressione del linker sintetico artificiale. Questo risultato indica che il ripristino della corretta comunicazione tra ER e mitocondri nel background PINK1 KO può essere utile per migliorare il fenotipo associato ad un modello animale in vivo di PD, aprendo la strada a nuovi approcci per l'intervento medico.
Lin, Mei-Yao, e 林美瑤. "Expression of Mitofusins in non-small cell lung cancer". Thesis, 2005. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/54626194590054301664.
國立中興大學
生物醫學研究所
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The accumulated evidences show that the dynamic behaviors (fission and fusion) of mitochondria are crucial for many cellular functions. Mitochondrial fusion serves to mix and to unify the mitochondrial compartment, which are important in cellular aging, development, energy dissipation and mitochondrial DNA inheritance. Mitofusins, proteins that are expressed on mitochondrial outer membrane, have been identified as key components of mitochondrial fusion machinery in mammalian cells. Moreover, these proteins were shown to mediate cell growth and development. However, the mechanism how mitofusins affect cancer cell growth is still unclear. In this study, we investigated the expression of mitofusins in non-small cell lung cancer. Our results showed that mitofusins were overexpressed in 60% of tumor specimens by RT-PCR, in situ hybridization, Western blot and immunohistochemistry. Besides the predicted hMfn1 (84 kDa), we also detected an extra protein with molecular weight about 100 kDa by Western blot. Although we highly expect that it may be due to a post-translational modification. However, it awaits further determination.
Detmer, Scott A. "The Role of Mitofusin Proteins in Mitochondrial Fusion and Disease". Thesis, 2007. https://thesis.library.caltech.edu/1376/1/detmer_thesis.pdf.
Vemula, Pradheep. "Manipulation of Mitofusin2/Ras interaction as a therapy for acute ischemic kidney injury". Thesis, 2014. https://hdl.handle.net/2144/15346.
Mages, Christine Maria Gabriele. "Effekt von Mitofusin 2 Defizienz auf die IP\(_3\)-induzierte mitochondriale Calciumregulation in Kardiomyozyten". Doctoral thesis, 2021. https://doi.org/10.25972/OPUS-23796.
Under physiological conditions the heart needs a finely tuned bioenergetic adaptation system to adequately match sudden changes in the workload and to avoid oxidative stress. Ca2+ regulates the excitation-contraction-coupling (ECC) as well as the mitochondrial metabolism. The ECC is based on the release of Ca2+ via the RyR2 while the IP3 receptor (IP3R) releases Ca2+ independently from the sarcoplasmatic reticulum (SR). The signals from the latter are taken up by the surrounding mitochondria via the mRyR1 channel to stimulate both the basal oxidative phosphorylation and the antioxidative capacity. The close functional relationship between mitochondria and SR is affected by membrane-coupling proteins like mitofusin 2 (Mfn2) that may influence the Ca2+ transmission. This work aimed at evaluating the effect of Mfn2 deficiency on the IP3-induced mitochondrial calcium regulation in cardiomyocytes. Mitochondrial Ca2+ uptake, membrane potential, redox state and ATP generation were monitored in isolated ventricular cardiomyocytes of cardio-specific mitofusin 2 Knock-out (KO) mice and their wildtype littermates (WT) via fluorescent staining using laser scanning confocal microscopy. The results show that stimulation with the IP3 agonist ET-1 led to mitochondrial calcium uptake, ATP generation and maintained mitochondrial membrane potential. The cardio-specific loss of the tethering protein Mfn2 resulted in an energetic deficit and decreased levels of superoxide. Beta adrenergic receptor activation with isoproterenol (ISO) in WT resulted in a mitochondrial calcium uptake but decreased ATP content, while leading in Mfn2 KO cardiomyocyte to increased levels of ATP, pointing probably towards an energetic compensatory mechanism. Taken together these results propose Mfn2 as a critical structural component that affects under physiological conditions the privileged SR-mitochondrial metabolic feedback mechanism via IP3R and mRYR1 to maintain normal cardiac function and bioenergetics
Liao, Hung-Chen, e 廖紅禎. "Expression of mitofusion-2 in non-small cell lung cancer". Thesis, 2010. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/99962672208367871017.
國立中興大學
生命科學院碩士在職專班
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Mitochondria are key players in several cellular functions including growth, division,energy metabolism, and apoptosis. Mitochondrial dysfunction contributes to a number of human disorders and may aid cancer progression. Although normal mitochondrial morphology is important for the function and physiology of cells, defects in mitochondrial dynamics may cause severe diseases. Fusion and fission of mitochondria regulate their morphology and distribution. Mitofusin-2(Mfn-2)is an outer mitochondrial membrane protein. Recent observations indicate that Mfn2 is a multifunctional membrane protein that participates in cell proliferation and metabolism and that it is required for normal endoplasmic reticulum morphology. The roles of Mfn-2 in cancers are largely unknown. In this study, which aims at defining the role of Mfn-2 in lung cancer, we analyzed the expression of Mfn-2 in non-small cell lung cancer(NSCLS) using immunohistochemistry . Mfn-2 expression that was detected in the cytoplasm in average immunostaining of Mfn2 was 80% for tumor and 20% for non-tumor(Pearson Chi-Square;p<0.05).We analyzed the expression of Mfn-2 in tumor and non-tumor pairs by using western blot. Increased expression of Mfn-2 in malignant cells compared to the non-tumor cells suggests that Mfn-2 expression may play a role in NSCLS aggravation. It may be a novel marker for diagnosis and treatment of NSCLS.
Miller, Nathanael A. "Mitochondrial dynamics: regulation of insulin secretion and novel quantification methods". Thesis, 2018. https://hdl.handle.net/2144/29974.
Lin, Liang-Yi, e 林良憶. "Non-Autonomous Regulation of Mitochondrial Stress Response and Morphology by Neuronal fzo-1/Mitofusin in C.elegans". Thesis, 2017. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/38532672578567087601.
國立臺灣大學
分子醫學研究所
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Tissue-specific stress responses are protective mechanisms against proteotoxic stress and could be regulated in a non-autonomous fashion. Inhibition of mitochondrial respiration or proteostasis triggers systemic mitochondrial unfolded protein response (UPRmt), and recently serotonin and the FLP-2 neuropeptide had been shown to be important for this regulation. Here we report that disrupting mitochondrial dynamics in the neurons, by silencing the mitochondrial fusion gene fzo-1, induced UPRmt and mitochondrial fragmentation in the intestine. Acetylcholine, tyramine, glutamate and neuropeptides were required to mediate non-autonomous UPRmt. Our data suggest that tyramine signals derived from the RIM and RIC neurons target neurons that express the TYRA-3 tyramine receptor. Strikingly, neuropeptides, but not neurotransmitters, are important for non-autonomous regulation of mitochondrial dynamics in non-neural tissues. Consistent with previous studies linking UPRmt and bacterial defense, fzo-1 mutants showed avoidance to bacterial food. We are now exploring the neural mechanisms that link mitochondrial dynamics to non-autonomous UPRmt regulation and pathogen avoidance.
(5930501), Wenqing Zhou. "REGULATION OF NEUTROPHIL MIGRATION TO INFLAMMATION". Thesis, 2019.
Simão, André Daniel Lopes. "Role of mitochondria-targeting miRNAs in non-alcoholic fatty liver disease". Doctoral thesis, 2019. http://hdl.handle.net/10451/42214.