La mitocondria desempeña un papel fundamental en el metabolismo, la ejecución de la muerte celular y en la señalización intracelular para la correcta fisiología de la célula. Durante los últimos años, nuestra investigación se ha centrado en comprender cómo el metabolismo energético mitocondrial participa en la integración de las funciones celulares que conducen al desarrollo y progresión de diferentes patologías. Mecanismos regulatorios complejos permiten que la actividad mitocondrial se adapte a las demandas celulares, que van más allá de la producción de ATP: hemos demostrado que la fosforilación oxidativa mitocondrial también desempeña funciones adicionales en el control de la inmunidad y la inflamación celular (Formentini L. et al., Cell Reports, 2017, PMID: 28494869) y en la regulación de rutas de señalización intra e intercelulares (Nuevo-Tapioles, C. et al., Nature Communications, 2020, PMID: 32681016). La disfunción mitocondrial también altera profundamente las especies lipídicas y el metabolismo lipídico del tejido adiposo y del músculo esquelético (Formentini L et al., Diabetologia, 2017, PMID: 28770317; Sanchez-Gonzalez C et al., EMBO J. 2020, PMID: 32488939). De manera interesante, estas alteraciones metabólicas modifican la señalización por ROS y calcio, lo que conduce a cambios profundos en la estructura muscular (Sanchez-Gonzalez C et al., Cell Death and Disease 2022, PMID: 32488939) y, por lo tanto, se presentan como características clave de las miopatías. Muy recientemente, hemos demostrado la existencia de un metabolón en el músculo esquelético, que tiene el objetivo de integrar el catabolismo de los nutrientes con la eficiencia mitocondrial (Nat Metabolism 2024, doi: 10.1038/s42255-023-00956-y).
Objetivos actuales
Un objetivo principal de nuestra línea de investigación es profundizar en el conocimiento del metabolismo mitocondrial en fisiopatología. Utilizando dos modelos de ratón condicionales y tejido-específicos que presentan defectos mitocondriales (ratones con disfunción de la fosforilación oxidativa, ratones LowOXPHOS; ratones con disfunción de la oxidación de ácidos grasos, ratones LowFAO), nuestro grupo está definiendo cómo diferentes alteraciones mitocondriales, factores ambientales y dietas afectan el metabolismo a nivel celular, tisular y del organismo, e identificando aspectos de la actividad mitocondrial que limitan la homeostasis celular. Comprender qué productos del metabolismo son limitantes para la función correcta del organismo, y cómo las células los obtienen o los transforman en entornos tisulares fisiológicos, es crucial para aprovechar el metabolismo mitocondrial en la terapia de patologías como el envejecimiento y el cáncer.
