Intercellular mitochondrial transfer through nanotubules is promoted by cyclic amp (cAMP) in rat astrocytes and human glioblastoma cells

Nanotubules (Tunneling nanotubules, TnTs) are cell membrane projectionsmade of F-actin fibers of nanometric diameter (up to 1 μm),which enable cytoplasmatic connections between cells. It has beenshown that mitochondria, other organelles, and cellular componentsare transferred by TnTs in several normal and tumor cell lines. TnTsestablishment has been extensively described in nervous systemcells, as neurons and astrocytes. Published evidence indicates theexistence of mitochondrial transfer through TnTs between differentcell types, such as normal and tumoral cells. Mitochondrial passagefrom normal to tumor cells restores oxidative metabolism, decreasingtumorigenic potential. A similar effect has been observed withcAMP, a very well-known astrocytes stellation promoter, which mediatesmitochondrial biogenesis and tumor growth inhibition. Mitochondrialtransfer within TnTs in nervous system cells have not beendemonstrated so far. Then, our goal was to analyze mitochondrialtrafficking through TnTs in normal and tumoral astrocytes and apossible effect of cAMP. We used normal rat astrocytes and humanglioblastoma U87 cells. Mitochondria and actin were probed with amito-targeted green fluorescent protein and phalloidin, respectively.Astrocytes and U87 were incubated with or without 8Br-cAMP(cAMP analogue). We analyzed images by confocal microscopy andmeasured the width of actin connections between cells. We analyzedeach culture separately; astrocytes and U87 establish thick projectionscontaining mitochondria but treatment with cAMP promotes anincrease of TnTs-like connections with mitochondria inside (controlvs cAMP: astrocytes: 2.07±0.71 vs 0.85±0.21 μm, ***p<0.05; U87:2.69±1.40 vs.0.84±0.22 μm, *p<0.05, ± SD, ANOVA, Tukey test).Thus, cAMP promotes TnTs-like structures and mitochondrial passagethrough them in normal astrocytes and glioblastoma cells, suggestinga role for intercellular mitochondrial transfer through TnTs instellation process.Fil: Helfenberger, Katia Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Benzo, Yanina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Duarte, Alejandra Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Fuentes, Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Poderoso, Juan José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; ArgentinaFil: Maloberti, Paula Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Poderoso, Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaLXV Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Investigación Clínica; LXVIII Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Inmunología y Reunión Anual de la Sociedad Argentina FisiologíaArgentinaSociedad Argentina de Investigación ClínicaSociedad Argentina FisiologíaSociedad Argentina de Inmunologí

Subcellular distribution of ERK phosphorylation in tyrosine and threonine depends on redox status in murine lung cells

Activation of ERK1/2 implies the phosphorylation of tyrosine (pTyr) and threonine (pThr) by MEK1/2; both reactions were thought to be cytoplasmic, promoting ERK to reach the nucleus where it activates several transcription factors. In addition, H 2 O 2 concentrations are known to modulate ERK intracellular translocation, which impacts on cellular proliferation. In this context, the objective of this work was to study the sequence of ERK phosphorylation under two redox conditions and to analyze a putative mitochondrial contribution to this process, in LP07 murine lung cells. A time-course of H 2 O 2 administration was used and ERK phosphorylation was analyzed in cytosol, mitochondria and nuclei. At 1μM H 2 O 2 , a proliferative redox stimulus, immunoblot revealed a fast and transient increase in cytosol pTyr and a sustained increase in mitochondrial pTyr content. The detection for pThr/pTyrERK (2pERK) showed in cytosol a marked increase at 5 minutes with a fast dephosphorylation after that time, for both H 2 O 2 concentrations. However, at 50 μM H 2 O 2 , an anti-proliferative condition, 2pERK was gradually retained in mitochondria. Interestingly, these results were confirmed by in vivo experiments using mice treated with a highly oxidizing agent [H 2 O 2 ]. By the use of two ERK2 mutant constructions, where Tyr and Thr were replaced by alanine, we confirmed that 2pERK relied almost completely on pThr183. Confocal microscopy confirmed ERK subcellular distribution dependence on the incidence of cytosolic pTyr and mitochondrial pThr at 1μM H 2 O 2 . This work shows for the first time, both in vitro and in vivo, an ERK cycle involving a cross-talk between cytosol and mitochondria phosphorylation events, which may play a significant role in cell cycle progression, proliferation or differentiation under two different redox conditions.Fil: Helfenberger, Katia Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Villalba, Nerina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Buchholz, Bruno. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Boveris, Alberto Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Poderoso, Juan José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Gelpi, Ricardo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Poderoso, Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; Argentin

Angiotensin II stimulation promotes mitochondrial fusion as a novel mechanism involved in protein kinase compartmentalization and cholesterol transport in human adrenocortical cells

In steroid-producing cells, cholesterol transport from the outer to the inner mitochondrial membrane is the first and rate-limiting step for the synthesis of all steroid hormones. Cholesterol can be transported into mitochondria by specific mitochondrial protein carriers like the steroidogenic acute regulatory protein (StAR). StAR is phosphorylated by mitochondrial ERK in a cAMP-dependent transduction pathway to achieve maximal steroid production. Mitochondria are highly dynamic organelles that undergo replication, mitophagy and morphology changes, all processes allowed by mitochondrial fusion and fission, known as mitochondrial dynamics. Mitofusin (Mfn) 1 and 2 are GTPases involved in the regulation of fusion, while dynamin-related protein 1 (Drp1) is the major regulator of mitochondrial fission. Despite the role of mitochondrial dynamics in neurological and endocrine disorders, little is known about fusion/fission in steroidogenic tissues. In this context, the present work aimed to study the role of angiotensin II (Ang II) in protein subcellular compartmentalization, mitochondrial dynamics and the involvement of this process in the regulation of aldosterone synthesis. We demonstrate here that Ang II stimulation promoted the recruitment and activation of PKCε, ERK and its upstream kinase MEK to the mitochondria, all of them essential for steroid synthesis. Moreover, Ang II prompted a shift from punctate to tubular/elongated (fusion) mitochondrial shape, in line with the observation of hormone-dependent upregulation of Mfn2 levels. Concomitantly, mitochondrial Drp1 was diminished, driving mitochondria toward fusion. Moreover, Mfn2 expression is required for StAR, ERK and MEK mitochondrial localization and ultimately for aldosterone synthesis. Collectively, this study provides fresh insights into the importance of hormonal regulation in mitochondrial dynamics as a novel mechanism involved in aldosterone production.Fil: Helfenberger, Katia Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Castillo, Ana Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Mele, Pablo Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Fiore, Ana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Herrera, Lucía Manuela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Finocchietto, Paola Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; ArgentinaFil: Podesta, Ernesto Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Poderoso, Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; Argentin

The effect of nitric oxide on mitochondrial respiration

This article reviews the interactions between nitric oxide (NO)and mitochondrial respiration. Mitochondrial ATP synthesis is responsible for virtually all energy production in mammals, and every other process in living organisms ultimately depends on that energy production. Furthermore, both necrosis and apoptosis, that summarize the main forms of cell death, are intimately linked to mitochondrial integrity. Endogenous and exogenous •NO inhibits mitochondrial respiration by different well-studied mechanisms and several nitrogen derivatives. Instantaneously, low concentrations of •NO, specifically and reversibly inhibit cytochrome c oxidase in competition with oxygen, in several tissues and cells in culture. Higher concentrations of •NO and its derivatives (peroxynitrite, nitrogen dioxide or nitrosothiols)can cause irreversible inhibition of the respiratory chain, uncoupling, permeability transition, and/or cell death. Peroxynitrite can cause opening of the permeability transition pore and opening of this pore causes loss of cytochrome c, which in turn might contribute to peroxynitrite-induced inhibition of respiration. Therefore, the inhibition of cytochrome c oxidase by •NO may be involved in the physiological and/or pathological regulation of respiration rate, and its affinity for oxygen, which depend on reactive nitrogen species formation, pH, proton motriz force and oxygen supply to tissues.Fil: Poderoso, Juan José. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; ArgentinaFil: Helfenberger, Katia Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Poderoso, Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; Argentin

Angiotensin II Regulates Mitochondrial mTOR Pathway Activity Dependent on Acyl-CoA Synthetase 4 in Adrenocortical Cells

Two well-known protein complexes in mammalian cells, mTOR type 1 and type 2 (mTORC1/2) are involved in several cellular processes such as protein synthesis, cell proliferation, and commonly dysregulated in cancer. An acyl-CoA synthetase type 4 (ACSL4) is one of the most recently mTORC1/2 regulators described, in breast cancer cells. The expression of ACSL4 is hormone-regulated in adrenocortical cells and required for steroid biosynthesis. mTORC1/2 have been reported to be crucial in the proliferation of human adrenocortical tumor cells H295R and interestingly reported at several subcellular locations, which has brought cell biology to the vanguard of the mTOR signaling field. In the present work, we study the regulation of mTORC1/2 activation by angiotensin II (Ang II)-the trophic hormone for adrenocortical cells-the subcellular localization of mTORC1/2 signaling proteins and the role of ACSL4 in the regulation of this pathway, in H295R cells. Ang II promotes activation by phosphorylation of mTORC1/2 pathway proteins in a time-dependent manner. Mitochondrial pools of ribosomal protein S6, protein kinase B (Akt) in threonine 308, and serine 473 and Rictor are phosphorylated and activated. Glycogen synthase kinase type 3 (GSK3) is phosphorylated and inactivated in mitochondria, favoring mTORC1 activation. Epidermal growth factor, a classic mTORC1/2 activator, promoted unique activation kinetics of mTORC1/2 pathway, except for Akt phosphorylation. Here, we demonstrate that ACSL4 is necessary for mTORC1/2 effectors phosphorylation and H295R proliferation, triggered by Ang II. Ang II promotes activation of mitochondrial mTORC1/2 signaling proteins, through ACSL4, with a direct effect on adrenocortical cellular proliferation.Fil: Helfenberger, Katia Estefanía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana. Cátedra de Química Biologica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Argentino, Giuliana Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana. Cátedra de Química Biologica; ArgentinaFil: Benzo, Yanina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana. Cátedra de Química Biologica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Herrera, Lucía Manuela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana. Cátedra de Química Biologica; ArgentinaFil: Finocchietto, Paola Vanesa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín. Laboratorio de Metabolismo del Oxígeno; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; ArgentinaFil: Poderoso, Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Bioquímica Humana. Cátedra de Química Biologica; Argentin