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Autophagy deficiency abolishes liver mitochondrial DNA segregation

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Tostes, Katiane ; dos Santos, Angelica C. ; Alves, Lindomar O. ; Bechara, Luiz R. G. ; Marascalchi, Rachel ; Macabelli, Carolina H. ; Grejo, Mateus P. ; Festuccia, William T. ; Gottlieb, Roberta A. ; Ferreira, Julio C. B. ; Chiaratti, Marcos R.
Número total de Autores: 11
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: AUTOPHAGY; v. 18, n. 10, p. 12-pg., 2022-02-27.
Resumo

Mutations in the mitochondrial genome (mtDNA) are ubiquitous in humans and can lead to a broad spectrum of disorders. However, due to the presence of multiple mtDNA molecules in the cell, co-existence of mutant and wild-type mtDNAs (termed heteroplasmy) can mask disease phenotype unless a threshold of mutant molecules is reached. Importantly, the mutant mtDNA level can change across lifespan as mtDNA segregates in an allele- and cell-specific fashion, potentially leading to disease. Segregation of mtDNA is mainly evident in hepatic cells, resulting in an age-dependent increase of mtDNA variants, including non-synonymous potentially deleterious mutations. Here we modeled mtDNA segregation using a well-established heteroplasmic mouse line with mtDNA of NZB/BINJ and C57BL/6N origin on a C57BL/6N nuclear background. This mouse line showed a pronounced age-dependent NZB mtDNA accumulation in the liver, thus leading to enhanced respiration capacity per mtDNA molecule. Remarkably, liver-specific atg7 (autophagy related 7) knockout abolished NZB mtDNA accumulat ion, resulting in close-to-neutral mtDNA segregation through development into adulthood. prkn (parkin RBR E3 ubiquitin protein ligase) knockout also partially prevented NZB mtDNA accumulation in the liver, but to a lesser extent. Hence, we propose that age-related liver mtDNA segregation is a consequence of macroautophagic clearance of the less-fit mtDNA. Considering that NZB/BINJ and C57BL/6N mtDNAs have a level of divergence comparable to that between human Eurasian and African mtDNAs, these findings have potential implications for humans, including the safe use of mitochondrial replacement therapy. (AU)

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