Mitocondriopatias

CAPÍTULO VII
Enfermedades del ADN mitocondrial
 Julio Montoya, Ester López-Gallardo, Sonia Emperador y Eduardo Ruiz-Pesini
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular. Universidad de Zaragoza. CIBER de Enfermedades Raras
(CIBERER). Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud. Miguel Servet 177. 50013 Zaragoza, España.
jmontoya@unizar.es

RESUMEN
Las enfermedades del ADNmitocondrial constituyen un grupo de trastornos que están originados
por una deficiente síntesis de ATP. El sistema de fosforilación oxidativa está compuesto por una
serie de proteínas que están codificadas tanto en el sistema genético nuclear como en el
mitocondrial y, por tanto, pueden presentar un tipo de herencia mendeliana o materna. Asimismo,
estas enfermedades pueden aparecer de formaespontánea. Dado el papel central que juega la
mitocondria en la fisiología celular, estas enfermedades son un problema de salud y social de gran
importancia. Las enfermedades del ADN mitocondrial se consideran de baja frecuencia aunque, en
conjunto, constituyen una gran variedad de trastornos genéticos.
También se cree que las mitocondrias están involucradas, directa o indirectamente, en muchasotras
enfermedades humanas, principalmente en las enfermedades relacionadas con la edad. Esta
revisión se centrará principalmente en describir las características especiales del sistema genético
mitocondrial y las enfermedades causadas por mutaciones en el mismo. Asimismo, repasaremos las
dificultades en el estudio de estas patologías y la posible implicación de la variabilidad genética delgenoma mitocondrial en el desarrollo de estas enfermedades.

CAPÍTULO
 VII
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INTRODUCCIÓN
En la mitocondrias se produce la mayor parte de la energía que requieren las células
para su funcionamiento. En la membrana interna de estos orgánulos se encuentra el sistema
de fosforilación oxidativa (OXPHOS), ruta final del metabolismo energético mitocondrial
que conduce a la síntesisde ATP. Este sistema está formado por cinco complejos
multienzimáticos en los que participan mas de 85 polipéptidos y que presentan la
peculiaridad de estar codificados por los dos sistemas genéticos de la célula: 13 están
codificados en el ADN mitocondrial (mtADN) y el resto lo está en el ADN nuclear
(nADN). De este modo solamente el sistema OXPHOS y el ribosoma mitocondrial
dependen de laexpresión coordinada de ambos genomas, constituyendo un caso único en la
célula.
El sistema OXPHOS no es solo la ruta principal productora de energía de la célula, a
través de la generación de un gradiente electroquímico, este sistema participa también en la
producción de calor, en el mantenimiento de los niveles de calcio celular y la generación de
especies reactivas de oxígeno (ROS), en elimporte de proteínas a la mitocondria, en la
regulación de la apoptosis. ROS, calcio y ATP son compuestos que pueden disparar
numerosas rutas bioquímicas y alterar el estado homeostático celular. Por tanto, se puede
afirmar que en el sistema OXPHOS acaba integrándose toda la información proveniente del
exterior, ya sea en forma de nutrientes o de oxígeno y, finalmente, puede modificar losniveles de ciertos mensajeros celulares y enviar señales al núcleo. Asimismo, la mitocondria
tiene otra muchas funciones participando en la b-oxidación, en el ciclo de la urea, en el
metabolismo de aminoácidos, homeostasis del calcio, biosíntesis del grupo hemo,
detoxificación de las especies reactivas de oxígeno, regulación de la apoptosis, etc. En este
trabajo nos centraremos en el sistemaOXPHOS, único proceso en el que participa el
mtADN para su biogénesis, por que defectos en el mismo originan las denominadas
enfermedades mitocondriales.
El término de enfermedad mitocondrial, mitocondriopatia o patología mitocondrial
podría abarcar cualquier trastorno producido por defectos en alguna de las rutas metabólicas
que tienen lugar en la mitocondria, pero habitualmente se ha...