The role of the mitoribosome in mitochondrial function: implications for Parkinson disease

Abstract

Mitorribossomas (ribossomas mitocondriais) são ribossomas especializados que residem na matriz da mitocôndria e a sua função nas células humanas é a de sintetizar 13 polipeptídeos, que são essenciais para a fosforilação oxidativa. De facto, sabe-se que defeitos na tradução mitocondrial são responsáveis por doenças humanas devastadoras. Em células e/ou tecidos de doentes portadores de mutações nas subunidades do ribossoma mitocondrial, os níveis de 12S e 16S rRNA estão fortemente associados a alterações na tradução mitocondrial e na actividade dos complexos da cadeia respiratória, assim como com a severidade do fenótipo clínico. Nas últimas décadas, vários estudos demonstraram o papel preponderante que a desregulação mitocondrial tem na doença de Parkinson, particularmente através de um défice da actividade do complexo I da cadeia respiratória mitocondrial. Uma vez que a função mitocondrial pode regular a fosforilação oxidativa e uma cadeia respiratória mitocondrial deficitária é um achado comum na doença de Parkinson, poderá o mitorribossoma estar envolvido no início desta doença? Neste trabalho, fazemos uma abordagem abrangente do conhecimento existente sobre o papel do mitorribossoma na função mitocondrial, reflectindo sobre a sua possível participação na etiopatogénese da doença de Parkinson. Se a correlação entre a falha do mitorribossoma e a patologia da doença de Parkinson for demonstrada no futuro, estes organelos podem ter o potencial de se tornarem marcadores clínicos de doença precoce valiosos ou até novos alvos terapêuticos no combate da doença.

Mitoribosomes (mitochondrial ribosomes) are specialized ribosomes that reside in the matrix of the mitochondria and their function in human cells is to synthesize 13 polypeptides, which are essential for oxidative phosphorylation. Indeed, it is known that defects in mitochondrial translation are accountable for devastating human diseases. In cells and/or tissues from patients carrying mutations in mitochondrial ribosomal subunits, 12S and 16S rRNA levels closely associate with the alterations in mitochondrial translation and oxidative phosphorylation complexes activities, as well as with the severity of the clinical phenotype. For the past decades, many studies have demonstrated the preponderant role that mitochondrial deregulation plays in Parkinson’s disease, particularly through a deficit in the complex I activity of the respiratory chain. Since mitoribosomal function can regulate the oxidative phosphorylation and an impaired mitochondrial respiratory chain is a common finding in Parkinson's disease, can the mitoribosome be involved in the onset of this disease? In this review, we take a comprehensive approach of the existing knowledge on the role of the mitoribosome in mitochondrial function, reflecting on its possible participation in the etiopathogenesis of Parkinson’s disease. If a correlation between mitoribosome failure and Parkinson’s disease pathology is demonstrated in the future, these organelles might have the potential of being valuable early clinical markers or even become new therapeutic targets for Parkinson’s disease.