Horizontal transfer of mitochondria and its role in carcinogenesis

Abstract

Mitochondrie jsou buněčné organely, které produkují většinu ATP nutného pro správné fungování řady dějů v buňce. Syntetizují důležité metabolické faktory a podílejí se na metabolismu lipidů a fosfolipidů, stejně jako na signalizaci vápníku. Systém oxidační fosforylace (OXPHOS), lokalizovaný na vnitřní mitochondriální membráně, hraje klíčovou roli v regulaci buněčného metabolismu a přežití nádorových buněk. Nedávné studie dokazují význam systému OXPHOS při růstu nádorových buněk prostřednictvím jeho propojení s de novo syntézou pyrimidinů. Enzym dihydroorotátdehydrogenáza (DHODH), flavoprotein lokalizovaný ve vnitřní mitochondriální membráně, přeměňuje dihydroorotát (DHO) na orotát v rámci de novo pyrimidinové syntézy. Tímto způsobem jsou generovány elektrony, které se přenášejí prostřednictvím oxidačně-redukčního koloběhu ubichinonu na komplex III (CIII) dýchacího řetězce. DHODH je tedy funkčně spojena s aktivitou CIII, a proto snížení schopnosti buněčné respirace vede ke snížení aktivity DHODH a snížené syntéze pyrimidinů. Poškození mitochondrií nebo mutace v mitochondriální DNA (mtDNA) mají proto za následek sníženou schopnost respirace, snižuje se také proliferace nádorových buněk a dochází ke zpoždění růstu nádoru. Nedávno byl však prokázán horizontální přenos funkčních mitochondrií z...

Mitochondria are essential organelles as they produce most ATP to support cellular activities, synthesize critical metabolic factors and are involved in lipid and phospholipid metabolism as well as calcium signalling. The oxidative phosphorylation (OXPHOS) system, present at the inner mitochondrial membrane, plays role in regulation of cellular metabolism and survival of cancer cells. Recent studies show importance of OXPHOS in growth of cancer cells via regulation of the de novo pyrimidine synthesis pathway. Dihydroorotate dehydrogenase (DHODH), a flavoprotein localized in the inner mitochondrial membrane, converts dihydroorotate (DHO) to orotate within the de novo pyrimidine synthesis pathway, generating electrons that are transferred, via redox- cycling of ubiquinone, to complex III (CIII) of respiratory chain. Since DHODH is functionally linked to CIII activity, impairment of respiration results in reduced activity of DHODH and pyrimidine synthesis. Therefore, mitochondrial damage or mutation in mitochondrial DNA (mtDNA) leads to decreased respiration, cancer cell proliferation and delay of tumour growth. As a compensation for damaged mitochondria, horizontal transfer of functional mitochondria from donor somatic cells to the mitochondria-damaged tumour cells was demonstrated. This...