Effect of the mitochondrial transaminase (GOT2) on membrane potential-sensitive respiration in mitochondria of differentiated C2C12 muscle cells.

We previously showed that the transaminase inhibitor, aminooxyacetic acid, reduced respiration energized at complex II (succinate dehydrogenase, SDH) in mitochondria isolated from mouse hindlimb muscle. The effect required a reduction in membrane potential with resultant accumulation of oxaloacetate (OAA), a potent inhibitor of SDH. To specifically assess the effect of the mitochondrial transaminase, glutamic oxaloacetic transaminase (GOT2) on complex II respiration, and to determine the effect in intact cells as well as isolated mitochondria, we performed respiratory and metabolic studies in wildtype (WT) and CRISPR-generated GOT2 knockdown (KD) C2C12 myocytes. Intact cell respiration by GOT2KD cells versus WT was reduced by adding carbonyl cyanide-p-trifluoromethoxyphenylhydrazone (FCCP) to lower potential. In mitochondria of C2C12 KD cells, respiration at low potential generated by 1 µM FCCP and energized at complex II by 10 mM succinate + 0.5 mM glutamate (but not by complex I substrates) was reduced versus WT mitochondria. Although we could not detect OAA, metabolite data suggested that OAA inhibition of SDH may have contributed to the FCCP effect. C2C12 mitochondria differed from skeletal muscle mitochondria in that the effect of FCCP on complex II respiration was not evident with ADP addition. We also observed that C2C12 cells, unlike skeletal muscle, expressed glutamate dehydrogenase, which competes with GOT2 for glutamate metabolism. In summary, GOT2 KD reduced C2C12 respiration in intact cells at low potential. From differential substrate effects, this occurred largely at complex II. Moreover, C2C12 versus muscle mitochondria differ in complex II sensitivity to ADP and differ markedly in expression of glutamate dehydrogenase.NEW & NOTEWORTHY Impairment of the mitochondrial transaminase, GOT2, reduces complex II (succinate dehydrogenase, SDH)-energized respiration in C2C12 myocytes. This occurs only at low inner membrane potential and is consistent with inhibition of SDH. Incidentally, we observed that C2C12 mitochondria compared with muscle tissue mitochondria differ in sensitivity of complex II respiration to ADP and in the expression of glutamate dehydrogenase.

Caracterizaçäo de miopatias mitocondriais através da avaliaçäo das atividades enzimáticas envolvidas no metabolismo energético / Characterization of mitochondrial myopathies through the evaluation of the enzymatic activities involved in the energetic metabolism

Foi determinada a atividade das enzimas NADH desidrogenase, NADH citocromo e redutase, succinato desidrogenase, succinato citocromo e redutase, citocromo e oxidase e citrato sintase em mitocôndrias de músculo esquelético humano normal e doente (suspeito de miopatia mitocondrial). O grupo controle foi constituído de 13 indivíduos normais e que nao faziam uso contínuo de fármacos. O grupo doente era constituído de 10 pacientes cujo diagnóstico anatomopatológico indicava suspeita de miopatia mitocondrial. Observou-se reduçao na atividade das enzimas em todos os pacientes: 7 com anormalidades em todas as enzimas ensaiadas; 2 com deficiências em todas as enzimas exceto na citocromo e oxidase; e 1 paciente com disfunçao apenas na atividade da succinato desidrogenase e succinato citocromo e redutase. Este perfil possibilitou caracterizar múltiplas deficiências ou deficiência combinada da cadeia respiratória, além da disfunçao na citrato sintase em 9 pacientes. Um dos casos constituiu exceçao, sendo a deficiência enzimática restrita ao complexo II. Foi possível concluir que a metodologia usada é adequada e facilmente aplicável aos objetivos clínicos. Os resultados obtidos possibilitam a caracterizaçao dos complexos enzimáticos mitocondriais deficientes, mostrando que tais enfermidades sao originadas de disfunçao no metabolismo energético.

Miopatia por deficiência de succinato citocromo-c redutase: possível defeito no complexo 11 da cadeia respiratória / Myopathy due to succinate cytochrome-c reductase deficiency: possible deficiency in the complex 11 of the respiratory chain

Relato do caso de mulher de 24 anos de idade que apresentava astenia desde a puberdade, com agravamenteo nos últimos anos, cuja biópsia muscular revelou grande acúmulo de mitocôndrias. As dosagens dos enzimas mitocondriais mostrou importante reduçäo da succinato-citocromo-C-redutase, sugerindo defeito na cadeia respiratória a nível do complexo II. Medicada com altas doses de vitamina C e K, melhorou da força muscular. Säo feitas consideraçöes a respeito das principais síndromes com miopatias mitocondriais, bem como a respeito dos métodos de investigaçäo em defeitos da cadeia respiratória