Wednesday 22 November 2017
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Integrando energética mitocondrial, redox y redes de metabolismo de especies reactivas de oxigeno: Un modelo bicompartimental

Para comprender los mecanismos involucrados en el control y la regulación de la concentración de especies reactivas de oxigeno (ROS) en mitocondrias, se desarrolló el modelo computacional Energética - Redox Mitocondrial (ME-R) con dos compartimientos, que abarca aspectos energéticos, redox y metabolismo del ROS. EL modelo ME-R, está basada en nuestro modelo previo de energética mitocondrial por lo que incluye la regulación del pH y la dinámica de iones, incorporando los cuartro cuplas redox principales (NADH/NAD+, NADPH/NADP+, GSH/ GSSG, Trx(SH)2/TrxSS). El sistema principal antioxidante que comprende el glutatión (GSH), la tiorredoxina (Trx), el superóxido dismutasa (SOD), y la catalasa, se encuentran distribuidos en la matriz mitocondrial y en el compartimiento extramitocondrial. A su vez, considera el transporte entre compartimientos de especies de ROS (superóxido, O2.-, y peróxido de hidrogeno, H2O2) y de GSH. Una extensiva validación contra datos experimentales de mitocondrias aisladas del corazón mostró que el modelo ME-R es capaz de simular: i) los niveles de emisión de H2O2 y la cinética de la curva dosis respuesta observada luego del tratamiento con inhibidores de los sistemas GSH y Trx; ii) los comportamientos estacionarios y transientes del potencial de membrana mitocondrial (ΔΨm) y del NADH inducido por un único o por repetidos pulsos de sustrato o un desacoplante químico; y iii) el periodo, la forma y la relación entre fases de la oscilación en ΔΨm y NADH observado en cardiomiocitos. La dinámica del ambiente redox en ambos compartimento fue analizada con el modelo bajo condiciones de adición gradual de sustrato (AcCoA o ADP). El modelo ME-R se convierte en una herramienta computacional útil para estudiar la modulación del ambiente redox, la termodinámica redox y/o el control cinético de la función mitocondrial.