The role of endoplasmic reticulum-mitochondria contact sites and mitochondrial phospholipid composition in Saccharomyces cerevisiae acetic acid-induced apoptosis

Abstract

Endoplasmic reticulum-mitochondria contact sites (ERM-CS), found from yeast to mammals, are interface structures where membranes of the two organelles are maintained in close proximity by tethering protein complexes. These structures play a prominent role in the communication between the two organelles, including the transport of molecules and transmission of regulatory signals, and have been implicated in apoptotic signaling, though the exact mechanism is still unclear. In the present work we questioned if perturbation of ERM-CS could have a role in Saccharomyces cerevisiae acetic acidinduced apoptosis. We also aimed to assess if perturbation of mitochondrial phospholipid content resulting from deficiency in ERM-CS components or in proteins involved in phospholipid synthesis or transport could influence acetic acid-induced apoptosis. Cell viability assays and assessment of cytochrome c (cyt c) release carried in S. cerevisiae and in mutants affected in the above mentioned processes show that all the mutant strains, except those involved in cardiolipin biosynthesis and remodeling, display a delay in apoptotic cell death in response to acetic acid treatment related with an hindrance of cyt c release. Analysis of the phospholipid composition of mitochondria isolated from the strains under study, grown in glucose or in a less repressive carbon source, and treated or not with acetic acid, show different profiles between carbon sources and the different strains, and also after treatment with acetic acid. Knowing the important role of the ERMES complex in the mitochondrial metabolism, and to uncover if this complex could be involved in Bax mediated cell death, we transformed mutant strains deficient in each protein of this complex with Bax. Assessment of cell death induced by expression of Bax, suggested that there is no alteration in any of the transformed strains in comparison with the BY4741 phenotype, with the exception of one mutant, which showed a slight decrease in cell survival. However, further analysis is necessary to confirm these results.

Os locais de contacto entre o retículo endoplasmático e a mitocôndria (ERM-CS), presentes na levedura e conservados em células de mamífero, estabelecem uma interface de proximidade entre estes dois compartimentos celulares através de complexos proteicos específicos (ex. ERMES em leveduras). Estas estruturas têm um papel proeminente na comunicação entre estes dois organelos, incluindo o transporte de moléculas e sinais regulatórios, e foram também implicados na sinalização apoptótica, embora este mecanismo ainda seja elusivo. Neste trabalho questionamos se perturbações dos ERM-CS poderiam ter implicações na apoptose induzida por ácido acético na levedura S. cerevisiae. Foi ainda objetivo perceber se perturbações do perfil fosfolipídico mitocondrial, causado por deficiências em componentes do ERMES ou em proteínas envolvidas na síntese ou transporte de fosfolípidos afectavam a apoptose induzida por ácido acético. Ensaios de viabilidade celular e avaliação da libertação de citocromo c (cit c) realizados na estirpe selvagem de S. cerevisiae e em mutantes deficientes nos processos acima mencionados mostraram que todas as estirpes mutantes, exceto as afectadas na biossíntese e remodelação de cardiolipina, exibem um atraso na morte celular relacionado com uma inibição da liberação cit c. A análise da composição de fosfolípidos de mitocôndrias isoladas a partir das estirpes em estudo, cultivadas em glucose ou em numa fonte de carbono menos repressora, e após tratamento com ácido acético, mostrou diferentes perfis fosfolipídicos. Conhecendo o papel importante do complexo ERMES no metabolismo mitocondrial, e com vista a descobrir se este complexo pode estar envolvido na morte celular mediada por Bax, as estirpes mutantes deficientes em cada proteína deste complexo foram transformadas com Bax. Avaliação da morte celular induzida por expressão da Bax, sugere que não há nenhuma alteração em qualquer das estirpes transformadas em comparação com a estirpe selvagem, com a exceção de um mutante, que mostrou um ligeiro decréscimo na sobrevivência de células. No entanto, uma análise mais aprofundada é necessária para confirmar estes resultados.