Regulation of the Mitochondrial Permeability Transition Pore: Role of Outer Membrane and of Translocator Protein (Peripheral Benzodiazepine Receptor)

La transizione della permeabilità mitocondriale (PT) è un aumento della permeabilità della membrana mitocondriale interna (IMM) a soluti con massa molecolare fino a 1.500 Da. Questo processo è causato dall’apertura di un canale ad alta conduttanza, voltaggio e Ca2+ dipendente, sensibile alla ciclosporina (Cs) A, chiamato poro di transizione della permeabilità (PTP). Il suo coinvolgimento in varie patologie e nella perdita della vitalità cellulare è ampiamente riconosciuto, ma la sua identità molecolare rimane ancora da stabilire. L’ipotesi che il PTP possa essere costituito dal traslocatore ANT della IMM e da VDAC della membrana mitocondriale esterna (OMM), e che si formi nei siti di contatto tra le due membrane, è stata confutata da esperimenti di inattivazione genetica di queste proteine. Tuttavia, la PT può essere modulata da proteine che interagiscono con la OMM come le esochinasi e ligandi del traslocatore TSPO (noto in precedenza come recetore periferico delle benzodiazepine). TSPO è una proteina altamente conservata nel corso dell’evoluzione ed è stata identificata come recettore per le benzodiazepine in tessuti privi dei recettori GABA. Inoltre, fin dai primi modelli del PTP, TSPO è stato considerato come uno dei suoi componenti assieme a VDAC e ANT, anche se il suo ruolo non è ancora stato confermato. In questo progetto ci siamo focalizzati prima sullo studio del ruolo della OMM nella regolazione del PT, e poi abbiamo creato topicon ablezione genetica di Tspo (KO) per meglio caratterizzare il suo ruolo nella PT. Abbiamo dimostrato che: (i) la PT interessa esclusivamente la IMM, dato che avviene nei mitopasti (mitocondri privi di OMM); (ii) i ligandi di TSPO ad alta affinità come PK11195, Ro5-4864 e protoporfirina (PP) IX inducono la PT in mitocondri di fegato di ratto ma non in mitoplasti; (iii) in condizioni di stress foto-ossidativo la PT è inattivata a basse dosi di luce sia in mitocondri che in mitoplasti, mentre è attivata con alte dosi di luce solo nei mitocondri. Il KO condizionale di Tspo in fegato di topo previene il legame ad alta affinità tra TSPO e il suo ligando PK11195, ma non impedisce: (i) la formazione di PTP sensibile alla CsA; (ii) l’induzione della PT da ligandi di TSPO (PK11195, Ro5-4864 e PP IX); (iii) l’induzione della PT da stress fotoossidativo. Questi risultati sono la dimostrazione inequivocabile che i ligandi specifici di TSPO regolano il PTP agendo in un altro bersaglio, che potrebbe essere la FoF1 ATP sintetasi.