Restrição calórica e mitocôndrias: papel no envelhecimento de Saccharomyces cerevisiae / Caloric Restriction and Mitochondria: Role in Saccharomyces cerevisiae aging / Restriction calorique et mitochondrie: rôle dans le vieillissement de Saccharomyces cerevisiae

RESUMO

A restrição calórica (RC) é uma intervenção dietética capaz de estender a longevidade de vários organismos. O modelo para RC em Saccharomyces cerevisiae consiste da diminuição da concentração de glicose no meio de cultura e mostra um aumentado tanto do tempo de vida cronológico quanto replicativo. Nosso objetivo foi investigar experimentalmente a ação da RC, focando principalmente nas causas e consequências das modificações de geração de EROs mitocondriais e como estas estão associadas ao processo de envelhecimento. Em um primeiro período de estudos, verificamos quais as fontes mitocondriais de EROs, e comprovamos que uma quantidade significativa se origina de proteínas da matriz mitocondrial, e não da cadeia de transporte de elétrons. Nós estudamos a participação de glicose e de outras fontes de carbono sobre o tempo de vida cronológico em leveduras e mostramos que o aumento da longevidade promovida pela RC está associado à uma mudança de metabolismo fermentativo para respiratório, com participação da via de sinalização de glicose. No estágio realizado no laboratório do Professor Francis Sluse na Université de Liegè, Bélgica, estudamos a ação da RC em leveduras focando nas consequências das modificações no proteoma mitocondrial. Em nosso estudo proteômico, encontramos grandes modificações em proteínas envolvidas com o metabolismo de aminoácidos. Monitoramos a atividade de enzimas relacionadas ao metabolismo de aminoácidos e o tempo de vida cronológico de S. cerevisiae e as mutantes nulas bat2Δ, gdh1Δ, gdh2Δ e gdh3Δ, que codificam a aminotransferase de aminoácidos de cadeia ramificada citosólica, NADP glutamato desidrogenase citosólica, a NAD glutamato desidrogenase mitocondrial, e a NADP glutamato desidrogenase mitocondrial, respectivamente. A atividade da NAD glutamato desidrogenase é aumentada em RC, mas a de NADP glutamato desidrogenase decresce em células controle. Aumentos do tempo de vida cronológico foram observados nas mutantes...

ABSTRACT

Calorie restriction (CR) is a dietary intervention capable of extending lifespans in a wide range of organisms. A yeast model of CR has been developed in which limiting the concentration of glucose in growth media of Saccharomyces cerevisiae leads to enhanced chronological and replicative life spans. Our aim was to experimentally investigate the effects of CR, focusing mainly on the causes and consequences of changes in mitochondrial reactive oxygen species (ROS) generation and how these are associated with the aging process. Initially, we looked for sources of mitochondrial ROS, and found that a significant amount of ROS comes from mitochondrial matrix enzymes and not from the electron transport chain. We studied the participation of glucose and other carbon sources in chronological lifespan and show that increased longevity promoted by CR is associated with a metabolism change from fermentation to respiration, with participation of glucose repression pathway. During studies performed in the laboratory of Professor Francis Sluse at the Université de Liège, Belgium, we studied the effect of CR in yeast with focus on the consequences of changes in the mitochondrial proteome. We found large proteomic changes in proteins involved in amino acid metabolism. We monitored the activity of enzymes related to amino acid metabolism and chronological life span of S. cerevisiae null mutants bat2Δ, gdh1Δ, gdh2Δ, and gdh3Δ, which encode for the cytosolic branched-chain amino acid aminotransferase, cytosolic NADP glutamate dehydrogenase, mitochondrial NAD glutamate dehydrogenase and mitochondrial NADP glutamate dehydrogenase, respectively. The activity of NAD glutamate dehydrogenase is increased in CR, but NADP glutamate dehydrogenase decreases in control cells. Increases in chronological life span due to RC were observed in bat2Δ and gdh1Δ mutants, but no significant difference was found in Gdh2p and Gdh3p null mutants in the stationary phase…

La restriction calorique (RC) est une intervention diététique capable de prolonger la durée de vie dans divers organismes. Un modèle de RC pour la levure a été developpé dans lequel limiter la concentration de glucose dans le milieu de culture de Saccharomyces cerevisiae a montré une augmentation de vieillessement chronologique et réplicative. Notre objectif était d’étudierexpérimentalement l’effet de la RC, en se concentrant principalement sur les causes et les conséquences des changements dans la production des espèces d’oxygène réactive (ROS) mitochondriales et de la façon dont elles sont associée au processus de vieillessement. Dans une première période d’études, qui a trouvé la source de ROS mitochondriale, nous montrons qu’une quantité importante vient d’enzyme de la matrice et pas de la chaîne de transport d’électrons. Nous avons étudié la participation de glucose et d’autres sources de carbone sur le vieillissement chronologique dans la levure et nous avons montré que l’augmentation de la longévité promure par RC est associée à un changement du métabolisme fermentaire à respiratoire, avec la participation de la voie de signalisation du glucose. Dans le laboratoire du professeur Francis Sluse à l’Université de Liège, en Belgique, nous avons étudié l’effet du RC dans la levure en se concentrant sur les conséquences des changements du protéome mitochondrial. Dans notre étude, nous avons constaté de grands changements des protéines impliquées dans le métabolisme des acides amines. Nous avons surveillé l’activité des enzymes liées au métabolisme des acides aminés et le vieillissement chronologique de S. cerevisiae et des mutants nul bat2Δ, gdh1Δ, gdh2Δ et gdh3Δ, qui codent aminotransférase pour les acides aminés à chaîne ramifiée cytosolique, NADP glutamate déshydrogénase cytologique, NAD glutamate déshydrogénase mitochondriale et NADP glutamate déshydrogénase mitochondriale, respectivement. L’activité de la NAD glutamate...