Efeito da suplementação dietética de lactato na viabilidade pupal de Drosophila melanosgaster expressando a oxidase alternativa mitocondrial

Abstract

As mitocôndrias desempenham um papel importante na regulação do metabolismo celular, especialmente na síntese de ATP através da cadeia respiratória (CR). Disfunções na CR podem resultar em um mau funcionamento mitocondrial, levando a várias condições patológicas. A oxidase alternativa (AOX) surge como uma possível solução, reduzindo a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) e mostrando potencial terapêutico em doenças mitocondriais. No entanto, estudos realizados em Drosophila melanogaster sugerem que a expressão de AOX em condições de restrição nutricional afeta negativamente o desenvolvimento larval. Apesar de tentativas de complementar a dieta restrita com nutrientes tenham falhado em reverter esse fenótipo, análises ômicas revelaram um notável aumento significativo da lactato desidrogenase na fase de pupa a qual é afetada e influenciada pela presença de AOX. Sugere-se que manipulações na expressão de lactato desidrogenase, combinadas com a adição de lactato, possam modular o desenvolvimento larval em condições de expressão de AOX e restrição nutricional. Este estudo visa esclarecer esses mecanismos, contribuindo para uma compreensão mais abrangente do papel metabólico da enzima alternativa AOX em tecidos proliferativos. A metodologia incluiu a geração de linhagens expressando a enzima de interesse AOX, ensaios de desenvolvimento em diferentes dietas e análises estatísticas para avaliar a taxa de emergência de pupas e adultos. Os resultados demonstraram que o lactato em condição de controle sob restrição nutricional afetou o desenvolvimento e em condições experimentais não resgatou o fenótipo esperado.

Mitochondria play an important role in regulating cellular metabolism, especially in the synthesis of ATP through the respiratory chain (RC). Dysfunctions in the RC can result in mitochondrial malfunction, leading to various pathological conditions. Alternative oxidase (AOX) has emerged as a possible solution, reducing the production of reactive oxygen species (ROS) and showing therapeutic potential in mitochondrial diseases. However, studies carried out on Drosophila melanogaster suggest that the expression of AOX under conditions of nutritional restriction negatively affects larval development. Although attempts to supplement the restricted diet with nutrients failed to reverse this phenotype, omics analyses revealed a notable significant increase in lactate dehydrogenase in the pupal stage, affected and influenced by the presence of AOX. Additional biochemical investigations indicated alternative metabolic pathways, including mitochondrial glycerol-3-phosphate dehydrogenase (mGPDH) and lactate, are affected by AOX expression. It is suggested that manipulations in the expression of lactate dehydrogenase, combined with the addition of lactate, may modulate larval development under conditions of AOX expression and nutritional restriction. This study aims to clarify these mechanisms, contributing to a more comprehensive understanding of the metabolic role of the alternative enzyme AOX in proliferative tissues. The methodology included the generation of strains expressing the enzyme of interest, development trials in different diets, and statistical analyses to evaluate the emergence rate of pupae and adults. The results showed that lactate under control conditions under nutritional restriction affected development and under experimental conditions did not recover the expected phenotype.