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Na+ controls hypoxic signalling by the mitochondrial respiratory chain.
Hernansanz-Agustín, Pablo; Choya-Foces, Carmen; Carregal-Romero, Susana; Ramos, Elena; Oliva, Tamara; Villa-Piña, Tamara; Moreno, Laura; Izquierdo-Álvarez, Alicia; Cabrera-García, J Daniel; Cortés, Ana; Lechuga-Vieco, Ana Victoria; Jadiya, Pooja; Navarro, Elisa; Parada, Esther; Palomino-Antolín, Alejandra; Tello, Daniel; Acín-Pérez, Rebeca; Rodríguez-Aguilera, Juan Carlos; Navas, Plácido; Cogolludo, Ángel; López-Montero, Iván; Martínez-Del-Pozo, Álvaro; Egea, Javier; López, Manuela G; Elrod, John W; Ruíz-Cabello, Jesús; Bogdanova, Anna; Enríquez, José Antonio; Martínez-Ruiz, Antonio.
Affiliation
  • Hernansanz-Agustín P; Unidad de Investigación, Hospital Universitario Santa Cristina, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Choya-Foces C; Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC), Madrid, Spain.
  • Carregal-Romero S; Unidad de Investigación, Hospital Universitario Santa Cristina, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Ramos E; Center for Cooperative Research in Biomaterials (CIC biomaGUNE), Basque Research and Technology Alliance (BRTA), Donostia San Sebastián, Spain.
  • Oliva T; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Respiratorias (CIBERES), Madrid, Spain.
  • Villa-Piña T; Servicio de Inmunología, Hospital Universitario de La Princesa, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Moreno L; Unidad de Investigación, Hospital Universitario Santa Cristina, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Izquierdo-Álvarez A; Servicio de Inmunología, Hospital Universitario de La Princesa, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Cabrera-García JD; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Respiratorias (CIBERES), Madrid, Spain.
  • Cortés A; Departamento de Farmacología y Toxicología, Facultad de Medicina, Universidad Complutense de Madrid (UCM), Instituto de Investigación Sanitaria Gregorio Marañón (IISGM), Madrid, Spain.
  • Lechuga-Vieco AV; Servicio de Inmunología, Hospital Universitario de La Princesa, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Jadiya P; Unidad de Investigación, Hospital Universitario Santa Cristina, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Navarro E; Centro Andaluz de Biología del Desarrollo, Universidad Pablo de Olavide-CSIC, Sevilla, Spain.
  • Parada E; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), Madrid, Spain.
  • Palomino-Antolín A; Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC), Madrid, Spain.
  • Tello D; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Respiratorias (CIBERES), Madrid, Spain.
  • Acín-Pérez R; Center for Translational Medicine, Lewis Katz School of Medicine, Temple University, Philadelphia, PA, USA.
  • Rodríguez-Aguilera JC; Instituto Teófilo Hernando, Departamento de Farmacología y Terapéutica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Navas P; Unidad de Investigación, Hospital Universitario Santa Cristina, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Cogolludo Á; Instituto Teófilo Hernando, Departamento de Farmacología y Terapéutica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • López-Montero I; Unidad de Investigación, Hospital Universitario Santa Cristina, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Martínez-Del-Pozo Á; Instituto Teófilo Hernando, Departamento de Farmacología y Terapéutica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • Egea J; Unidad de Investigación, Hospital Universitario Santa Cristina, Instituto de Investigación Sanitaria Princesa (IIS-IP), Madrid, Spain.
  • López MG; Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC), Madrid, Spain.
  • Elrod JW; Department of Medicine, David Geffen School of Medicine at University of California Los Angeles (UCLA), Los Angeles, CA, USA.
  • Ruíz-Cabello J; Department of Molecular and Medical Pharmacology, David Geffen School of Medicine at University of California Los Angeles (UCLA), Los Angeles, CA, USA.
  • Bogdanova A; Centro Andaluz de Biología del Desarrollo, Universidad Pablo de Olavide-CSIC, Sevilla, Spain.
  • Enríquez JA; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), Madrid, Spain.
  • Martínez-Ruiz A; Centro Andaluz de Biología del Desarrollo, Universidad Pablo de Olavide-CSIC, Sevilla, Spain.
Nature ; 586(7828): 287-291, 2020 10.
Article in En | MEDLINE | ID: mdl-32728214
All metazoans depend on the consumption of O2 by the mitochondrial oxidative phosphorylation system (OXPHOS) to produce energy. In addition, the OXPHOS uses O2 to produce reactive oxygen species that can drive cell adaptations1-4, a phenomenon that occurs in hypoxia4-8 and whose precise mechanism remains unknown. Ca2+ is the best known ion that acts as a second messenger9, yet the role ascribed to Na+ is to serve as a mere mediator of membrane potential10. Here we show that Na+ acts as a second messenger that regulates OXPHOS function and the production of reactive oxygen species by modulating the fluidity of the inner mitochondrial membrane. A conformational shift in mitochondrial complex I during acute hypoxia11 drives acidification of the matrix and the release of free Ca2+ from calcium phosphate (CaP) precipitates. The concomitant activation of the mitochondrial Na+/Ca2+ exchanger promotes the import of Na+ into the matrix. Na+ interacts with phospholipids, reducing inner mitochondrial membrane fluidity and the mobility of free ubiquinone between complex II and complex III, but not inside supercomplexes. As a consequence, superoxide is produced at complex III. The inhibition of Na+ import through the Na+/Ca2+ exchanger is sufficient to block this pathway, preventing adaptation to hypoxia. These results reveal that Na+ controls OXPHOS function and redox signalling through an unexpected interaction with phospholipids, with profound consequences for cellular metabolism.
Subject(s)

Full text: 1 Collection: 01-internacional Database: MEDLINE Main subject: Sodium / Second Messenger Systems / Electron Transport / Hypoxia / Mitochondria Limits: Animals / Humans / Male Language: En Journal: Nature Year: 2020 Type: Article Affiliation country: Spain

Full text: 1 Collection: 01-internacional Database: MEDLINE Main subject: Sodium / Second Messenger Systems / Electron Transport / Hypoxia / Mitochondria Limits: Animals / Humans / Male Language: En Journal: Nature Year: 2020 Type: Article Affiliation country: Spain