Mitocondriogenesi indotta da ossido nitrico in cellule di mammifero: meccanismi molecolari delle dinamiche mitocondriali

Il nostro gruppo di ricerca ha recentemente dimostrato che l¿ossido nitrico (NO) prodotto dall¿enzima eNOS è in grado di stimolare i processi mitocondriogenetici in diverse cellule dei mammiferi (Nisoli et al., Science 299: 864-869, 2003). L¿effetto dell¿NO è mediato dal GMP ciclico (cGMP) e dall¿induzione del PGC-1alpha, un coattivatore del recettore nucleare PPARgamma, coinvolto nei processi differenziativi degli adipociti e nella regolazione dell¿espressione genica. Inoltre, abbiamo dimostrato come la mitocondriogenesi NO-mediata sia funzionale. Infatti il trattamento con NO induce un aumento del consumo di ossigeno e della produzione di ATP in diversi stipiti cellulari (Nisoli et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 101: 16507-16512, 2004). Il fenomeno della mitocondriogenesi implica non soltanto un aumento del numero dei mitocondri stessi ma l¿attivazione della loro funzione, assicurata anche dal trasporto di proteine mitocondriali dal citoplasma ai mitocondri stessi. Questo processo dipende dall¿attività di trasportatori cellulari tra cui la heat shock protein 70 (HSP70). Abbiamo scoperto che l¿NO esercita un¿azione specifica sulla HSP70 (Nisoli et al., Int J Obes Relat Metab Disord. 25: 1421-1430, 2001) e intendiamo approfondire questi fenomeni. Gli studi più recenti evidenziano inoltre che i mitocondri non sono strutture statiche, ma sono oggetto di modificazioni plastiche nella propria morfologia, tramite fenomeni di fissione, fusione e traslocazione. E¿ ipotizzabile l¿esistenza di una complessa relazione tra la struttura mitocondriale e la funzionalità di questi organelli. Scopo della fase attuale del nostro progetto di ricerca sarà di verificare se l¿NO sia in grado di modulare i meccanismi della dinamica mitocondriale. In particolare, studieremo i processi di fusione e fissione dei mitocondri indotti da donatori di NO in diversi modelli cellulari.