Deciphering mitochondrial biogenesis and turnover at synapse

Abstract

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2022As mitocôndrias constituem as principais fontes energéticas para as células eucarióticas. Células com necessidades energéticas mais elevadas, como os neurónios, particularmente nas sinapses, são mais dependentes das mitocôndrias. Embora seja assumido que as mitocôndrias apenas se replicam no corpo celular, estudos recentes demonstram que a biogénese mitocondrial pode também ocorrer em regiões axonais distantes. Contudo, a forma como este processo é regulado, permanece desconhecida. Utilizando protocolos de marcação com BrdU ou EdU e imagem por microscopia, desenvolvemos uma técnica para quantificar e localizar a replicação de DNA mitocondrial em neurónios primários de embriões de murganho. Avaliámos também o impacto da inibição da tradução de proteínas codificadas no DNA mitocondrial relativamente à biogénese mitocondrial, utilizando Cloranfenicol. Os resultados obtidos confirmam que BrdU e EdU podem ser utilizados para visualizar biogénese mitocondrial em neurónios. Além disso, observou-se que a tradução de novas proteínas codificadas no DNA mitocondrial não é necessária para a biogénese mitocondrial. Estes resultados contribuem para desvendar os mecanismos reguladores da biogénese mitocondrial em neurónios e nas sinapses. Isto pode contribuir para a descoberta de novos mecanismos patológicos associados a doenças neurodegenerativas, bem como novos alvos terapêuticos.Mitochondria are the main source of energy in eukaryotic cells. It is known that cells with higher energetic needs, such as neurons, particularly at synapse, are more dependent on mitochondria. Although it is assumed that most mitochondria replicate in the cell body, recent reports have shown that mitochondrial biogenesis may also occur in distant axonal regions. However, how this process is regulated remains to be understood. Using BrdU or EdU labelling and imaging, we developed a technique to quantify and localize mtDNA replication in mouse embryonic primary neurons. Additionally, we assessed the impact of inhibiting the translation of mitochondrial-encoded proteins on mitochondrial biogenesis using Chloramphenicol. Our findings validate BrdU and EdU labelling as a read-out for mitochondrial biogenesis in neurons. Moreover, we observed that de novo translation of mitochondrial-encoded proteins is not required for mitochondrial biogenesis. These results contribute to unravel the mechanisms that regulate mitochondrial biogenesis and will give new insights on mitochondrial turnover in neurons and at synapse, ultimately providing novel pathological mechanisms for neurodegenerative diseases

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Universidade de Lisboa: Repositório.UL

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Last time updated on 04/08/2023

This paper was published in Universidade de Lisboa: Repositório.UL.

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