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Galactose-1-phosphate inhibits cytochrome c oxidase and causes mitochondrial dysfunction in classic galactosemia.
Machado, Caio M; de-Souza-Ferreira, Eduardo; Silva, Guilherme F S; Pimentel, Felipe S A; De-Souza, Evandro A; Silva-Rodrigues, Thaia; Gandara, Ana C P; Zeidler, Julianna D; Fernandes-Siqueira, Lorena O; De-Queiroz, Ana Luiza F V; Andrade-Silva, Letícia; Victória-Martins, Klara; Fernandes-Carvalho, Clara; Chini, Eduardo N; Passos, João F; Da Poian, Andrea T; Montero-Lomelí, Mónica; Galina, Antonio; Masuda, Claudio A.
Afiliación
  • Machado CM; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • de-Souza-Ferreira E; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Bioquímica e Biofísica Celular, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Silva GFS; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Pimentel FSA; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • De-Souza EA; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Silva-Rodrigues T; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Bioquímica e Biofísica Celular, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Gandara ACP; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Zeidler JD; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Bioquímica e Biofísica Celular, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil; Signal Transduction and Molecular Nutrition Laboratory, Kogod Aging Center, Department of Anesthesiology and Perioperative Medicine,
  • Fernandes-Siqueira LO; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Bioquímica e Biofísica Celular, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • De-Queiroz ALFV; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Andrade-Silva L; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Victória-Martins K; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Fernandes-Carvalho C; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Bioquímica e Biofísica Celular, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Chini EN; Signal Transduction and Molecular Nutrition Laboratory, Kogod Aging Center, Department of Anesthesiology and Perioperative Medicine, Mayo Clinic College of Medicine, Rochester, MN 55905, USA; Department of Anesthesiology and Perioperative Medicine Mayo Clinic, Jacksonville, FL 32224, USA.
  • Passos JF; Robert and Arlene Kogod Center on Aging, Mayo Clinic, Rochester, MN, USA; Department of Physiology and Biomedical Engineering, Mayo Clinic, Rochester, MN, USA.
  • Da Poian AT; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Bioquímica e Biofísica Celular, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Montero-Lomelí M; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Galina A; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Bioquímica e Biofísica Celular, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil.
  • Masuda CA; Instituto de Bioquímica Médica Leopoldo de Meis, Programa de Biologia Molecular e Biotecnologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, Brazil. Electronic address: cmasuda@bioqmed.ufrj.br.
Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis ; 1870(7): 167340, 2024 Oct.
Article en En | MEDLINE | ID: mdl-38986816
ABSTRACT
Classic galactosemia is an inborn error of metabolism caused by mutations in the GALT gene resulting in the diminished activity of the galactose-1-phosphate uridyltransferase enzyme. This reduced GALT activity leads to the buildup of the toxic intermediate galactose-1-phosphate and a decrease in ATP levels upon exposure to galactose. In this work, we focused our attention on mitochondrial oxidative phosphorylation in the context of this metabolic disorder. We observed that galactose-1-phosphate accumulation reduced respiratory rates in vivo and changed mitochondrial function and morphology in yeast models of galactosemia. These alterations are harmful to yeast cells since the mitochondrial retrograde response is activated as part of the cellular adaptation to galactose toxicity. In addition, we found that galactose-1-phosphate directly impairs cytochrome c oxidase activity of mitochondrial preparations derived from yeast, rat liver, and human cell lines. These results highlight the evolutionary conservation of this biochemical effect. Finally, we discovered that two compounds - oleic acid and dihydrolipoic acid - that can improve the growth of cell models of mitochondrial diseases, were also able to improve galactose tolerance in this model of galactosemia. These results reveal a new molecular mechanism relevant to the pathophysiology of classic galactosemia - galactose-1-phosphate-dependent mitochondrial dysfunction - and suggest that therapies designed to treat mitochondrial diseases may be repurposed to treat galactosemia.
Asunto(s)
Palabras clave

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Base de datos: MEDLINE Asunto principal: Complejo IV de Transporte de Electrones / Galactosemias / Galactosafosfatos / Mitocondrias Límite: Animals / Humans Idioma: En Revista: Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis Año: 2024 Tipo del documento: Article País de afiliación: Brasil

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Base de datos: MEDLINE Asunto principal: Complejo IV de Transporte de Electrones / Galactosemias / Galactosafosfatos / Mitocondrias Límite: Animals / Humans Idioma: En Revista: Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis Año: 2024 Tipo del documento: Article País de afiliación: Brasil
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