1. La mitocondria equilibra los equivalentes redox:
1.1. La mitocondria y el citosol tienen requisitos distintos para NAD+, y la compartimentación adecuada de equivalentes redox es crucial para el mantenimiento de la homeostasis celular y la supervivencia en respuesta a factores estresantes ambientales.
1.1.1. Lanzadera de malato-aspartato
1.1.1.1. Genera NAD+ citosólico y NADH mitocondrial. Cuando hay alguna falla como que se reprime la fosforilación oxidativa, las células utilizan el flujo inverso de GOT1 para generar aspartato y además de su regulación del equilibrio redox, la lanzadera de malato-aspartato también puede contribuir a la compartimentación de aminoácidos celulares.
1.1.2. Lanzadera de citrato-malato
1.1.2.1. Ésta actualmente se encuentra menos estudiada en cuanto a las enfermedades en las que se puede ver involucrada; similar a la lanzadera de malato-aspartato, la lanzadera de citrato-malato utiliza ambas isoformas de MDH. Sin embargo, la actividad de MDH se combina con CS, ACLY y el antiportador de citrato de malato (CIC). Las implicaciones de la acumulación de citrato citosólico en la lanzadera de malato-citrato aún no se han definido más allá de FAS.
1.1.3. Lanzadera de α-glicerofosfato
1.1.3.1. El lanzadera de α-glicerofosfato es una vía de equilibrio redox única, que cruza la mitocondria pero no afecta directamente a NAD / NADH mitocondrial. Está compuesta de una enzima citosólica y mitocondrial llamada α-glicerofosfato deshidrogenasa.
1.1.4. Metabolismo de un carbono
1.1.4.1. La vía metabólica 1C es un mecanismo adaptativo para sobrevivir al estrés oxidativo. Tras la inhibición de ETC
2. La mitocondrias orquesta la gestión de residuos:
2.1. Los subproductos de las reacciones metabólicas a menudo se representan como residuos. Sin embargo, estudios recientes han revelado un papel funcional para los subproductos metabólicos como el lactato, el amoníaco, el ROS y el sulfuro de hidrógeno.
2.1.1. Amoníaco
2.1.1.1. Se genera en las células de los mamíferos por las liaminas de aminoácidos y las desaminasas de nucleótidos, su mayor contribuyente es el microbioma. Es aquí en donde se lleva a cabo del ciclo de la urea, en donde el cuerpo libera las toxinas, se les denominan así porque no existen enzimas que puedan degradarlo.
2.1.2. Especies Reactivas del Oxígeno (ROS)
2.1.2.1. Más allá de la toxicidad, los ROS, son potentes agentes de señalización de mitógenos que fomentan la proliferación, diferenciación y migración, oxidan los residuos de cisteína, uniendo las mitocondrias a las cascadas de señalización.
2.1.3. Sulfuro de hidrógeno
2.1.3.1. Los altos niveles de H2S son tóxicos y reprimen la respiración a través de la inhibición IV compleja, su metabolismo está directamente ligado a la fosforilación oxidativa.La hipoxia reprime la desintoxicación de H2S a través de la inhibición de la cadena respiratoria. Como consecuencia, su producción y eliminación pueden ser críticas en enfermedades como el cáncer y la diabetes, que están asociadas con la respiración alterada.
3. La mitocondria como potencia de la célula:
3.1. Las células consumen combustibles como azúcares, aminoácidos y ácidos grasos para generar energía en forma de ATP y GTP.
3.1.1. Los nutrientes se metabolizan y se transportan al ciclo TCA, y a través de oxidaciones iterativas, los electrones se almacenan en los equivalentes reductores NADH y FADH2.
3.1.1.1. Piruvato
3.1.1.1.1. es generado por una serie de fuentes, dependiendo de la disponibilidad de nutrientes y tejido, siendo predominante su obtención por medio de la glucólisis.
3.1.1.2. Aminoácidos de glutamina y cadena ramificada (BCAA)
3.1.1.2.1. El catabolismo de la glutamina (el aminoácido más abundante), a menudo comienza en la mitocondria y sus átomos de C y N se distribuyen en en macromoléculas a lo largo de toda la célula, incluyendo intermedios del ciclo TCA , aminoácidos, nucleótidos, glutatión y lípidos.
3.1.1.3. Oxidación de ácidos grasos
3.1.1.3.1. Como los ácidos grasos de cadena larga son incapaces de cruzar las membranas mitocondriales, han evolucionado de tal manera que permitan que la grasa acceda a ella debido a que es una fuente sumamente importante de obtención de energía requerida para la célula.
4. La mitocondria como centro biosintético:
4.1. La mitocondria participa en la biosíntesis de nucleótidos, ácidos grasos, colesterol, aminoácidos, glucosa y hemo. Estas reacciones se ven afectadas en personas con enfermedades puesto que, en lugar de ser disfuncionales, dependen de los metabolitos de la mitocondria para formar biomasa, con lo que se genera una irregulación.
4.1.1. Citrato
4.1.1.1. Ayuda a generar portadores de electrones para el ETC y el ciclo TCA y además, el citrato mitocondrial controla las reacciones anabólicas, haciendo su función como fuente de carbono.
4.1.2. Aminoácidos
4.1.2.1. La mitocondria es un centro para la síntesis de aminoácidos, que incluye glutamina, glutamato, alanina, prolina y aspartato.
4.1.3. Gluconeogénesis
4.1.3.1. Aunque predomina como proceso del citosol, el paso inicial de PC ocurre en la mitocondria, a partir de donde surgen las reacciones necesarias para derivar al PC como oxalacetato y posteriormente convertirlo a malato, para finalmente ser exportado de la mitocondria y terminar con su proceso.
4.1.4. Hemo
4.1.4.1. Este proceso es catalizado por la aminolevulinato sintasa mitocondrial (ALAS), que genera ALA a partir de glicina y succinil CoA. ALA es transportada al citosol por una via identificada como SLC25A38 , se convierte en coproporfirinógeno III (CPGIII) y de esta manera entra al espacio intermembranal con ayuda de una fuente de energía (ATP) y una enzima, para llevar a cabo el resto de sus reacciones necesarias para su metabolismo.
4.1.5. Nucéotidos
4.1.5.1. La vía metabólica 1C implica un conjunto de reacciones que generan y transfieren unidades de un carbono activadas para la síntesis de nucleótidos de novo, compartimentan los aminoácidos y contribución a la homeóstasis redox.