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Uno de los genes implicados en la enfermedad de Charcot Marie Tooth, una neuropatia periferica hereditaria, es GDAP1, que codifica para una proteina anclada a la membrana mitocondrial externa. El gen de Drosophila CG4623 es el ortologo de GDAP1 humano, y lo hemos renombrado como Gdap1. La sobreexpresion y silenciamiento de Gdap1, de manera tejido especifica, provoca una degeneracion neuronal y muscular. Ademas, se observan alteraciones en el tamano, morfologia y distribucion mitocondrial. El estudio de diferentes aspectos moleculares indica que los cambios en el estres oxidativo solo ocurren a largo plazo y no son una causa primaria.
El estudio metabolomico a traves de la resonancia magnetica nuclear (RMN), revela que la sobreexpresion y silenciamiento de Gdap1 desencadenan una acumulacion de carbohidratos y un aumento en la ƒÀ-oxidacion lipidica. Este cambio metabolico se explica por una atenuacion sistemica de la via de la insulina, que es probablemente causada por el contacto anormal de las mitocondrias y el reticulo endoplasmatico.
Trasladamos nuestros resultados de Drosophila a cultivo neuronal de celulas de mamifero, y demostramos que la sobreexpresion de las formas mutadas de GDAP1 causa un desequilibrio de las proteinas relacionadas con la ruta de la insulina en condiciones basales. Ademas, demostramos que las proteinas mutadas de GDAP1 desencadenan un bloqueo de la respuesta a la insulina basada en la incapacidad de tomar la glucosa del medio despues del tratamiento con insulina.One of the genes involved in Charcot Marie Tooth disease, an inherited peripheral neuropathy, is GDAP1, which encodes a protein anchored to the mitochondrial outer membrane. The Drosophila CG4623 gene is the true ortholog of human GDAP1, and we have renamed it Gdap1. By up- and down-regulation of Gdap1 in a tissue-specific manner, we show changes in mitochondrial size, morphology and distribution; and neuronal and muscular degeneration. The study of different molecular aspects indicates that changes in oxidative stress happen only in the long term and are not a primary cause.
A metabolomic study using nuclear magnetic resonance (NMR), reveals that up- and down-regulation of Gdap1 result in accumulation of carbohydrates and an increase in the β-oxidation of lipids. This metabolic shift is explained by a systemic attenuation of the insulin pathway, which is probably caused by abnormal mitochondria-ER contact as the result of too much or too little Gdap1 activity.
We translate our Drosophila results to a neuronal mammalian cell culture and demonstrate that over-expression of GDAP1 mutated forms cause an imbalance of insulin related proteins in basal conditions. Furthemore, we show that GDAP1 mutations trigger a blockage of the insulin response based in the inability to take glucose from the media after insulin treatment.
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