Un taux élevé d'homocystéine, un acide aminé thiol, est associé à divers troubles complexes. Les effets cellulaires de l'homocystéine et de ses précurseurs, la S-adénosylhomocystéine (AdoHcy) et la S-adénosylméthionine (AdoMet), sont cependant mal compris. Nous avons utilisé Saccharomyces cerevisiae comme modèle pour comprendre la base de la pathogénicité induite par l'homocystéine et ses précurseurs. L'homocystéine et l'AdoHcy, mais pas l'AdoMet, ont inhibé la croissance de la souche str4Δ (qui manque de l'enzyme qui convertit l'homocystéine en cellules vasculaires imitant la cystathionine). L'ajout d'AdoMet a abrogé l'effet inhibiteur d'AdoHcy, mais pas celui de l'homocystéine, ce qui indique qu'une augmentation du rapport AdoMet/AdoHcy est suffisante pour surmonter le défaut de croissance induit par AdoHcy, mais pas celui de l'homocystéine. De plus, le profil transcriptomique de l'AdoHcy et de l'homocystéine a montré une dissemblance grossière basée sur l'analyse de l'enrichissement génique. En outre, par rapport à l'homocystéine, le traitement par AdoHcy a provoqué un niveau plus élevé de stress oxydatif dans les cellules. Cependant, contrairement à une réponse précédemment rapportée chez le type sauvage (Kumar, A., John, L., Alam, M. M., Gupta, A., Sharma, G., Pillai, B. et Sengupta, S. (2006) Biochem. J. 396, 61-69), la souche str4Δ ne présentait pas de réponse au stress du réticulum endoplasmique. Cela suggère que l'homocystéine induit une réponse variée en fonction du flux du métabolisme de l'homocystéine. Nous avons également observé une expression altérée des gènes mitochondriaux, un potentiel membranaire défectueux et une fragmentation du réseau mitochondrial, ainsi qu'une expression accrue des gènes de fission, ce qui indique que le déséquilibre du métabolisme de l'homocystéine a un effet majeur sur les fonctions mitochondriales. De plus, le traitement des cellules avec de l'homocystéine ou de l'AdoHcy a entraîné une apoptose révélée par la coloration à l'annexine V et le test TUNEL. Cumulativement, nos résultats suggèrent que des niveaux élevés d'homocystéine conduisent à un dysfonctionnement mitochondrial, qui pourrait potentiellement initier des voies pro-apoptotiques, et cela pourrait être l'un des mécanismes sous-jacents à la pathogénicité induite par l'homocystéine.

Un nivel elevado de homocisteína, un aminoácido tiol, se asocia con diversos trastornos complejos. Sin embargo, los efectos celulares de la homocisteína y sus precursores S-adenosilhomocisteína (AdoHcy) y S-adenosilmetionina (AdoMet) son poco conocidos. Utilizamos Saccharomyces cerevisiae como modelo para comprender las bases de la patogenicidad inducida por la homocisteína y sus precursores. Tanto la homocisteína como AdoHcy, pero no AdoMet, inhibieron el crecimiento de la cepa str4Δ (que carece de la enzima que convierte la homocisteína en células vasculares que imitan a la cistationina). La adición de AdoMet anuló el efecto inhibidor de AdoHcy, pero no el de la homocisteína, lo que indica que un aumento en la relación AdoMet/AdoHcy es suficiente para superar el defecto de crecimiento mediado por AdoHcy, pero no el de la homocisteína. Además, el perfil transcriptómico de AdoHcy y homocisteína mostró una gran disimilitud basada en el análisis de enriquecimiento génico. Además, en comparación con la homocisteína, el tratamiento con AdoHcy causó un mayor nivel de estrés oxidativo en las células. Sin embargo, a diferencia de una respuesta previamente informada en el tipo salvaje (Kumar, A., John, L., Alam, M. M., Gupta, A., Sharma, G., Pillai, B. y Sengupta, S. (2006) Biochem. J. 396, 61-69), la cepa str4Δ no exhibió una respuesta al estrés del retículo endoplasmático. Esto sugiere que la homocisteína induce una respuesta variada dependiendo del flujo del metabolismo de la homocisteína. También observamos una expresión alterada de los genes mitocondriales, un potencial de membrana defectuoso y la fragmentación de la red mitocondrial junto con el aumento de la expresión de los genes de fisión, lo que indica que el desequilibrio en el metabolismo de la homocisteína tiene un efecto importante en las funciones mitocondriales. Además, el tratamiento de las células con homocisteína o AdoHcy dio como resultado la apoptosis según lo revelado por la tinción con anexina V y el ensayo túnel. Acumulativamente, nuestros resultados sugieren que los niveles elevados de homocisteína conducen a una disfunción mitocondrial, que podría iniciar vías proapoptóticas, y este podría ser uno de los mecanismos subyacentes a la patogenicidad inducida por homocisteína.

An elevated level of homocysteine, a thiol amino acid, is associated with various complex disorders. The cellular effects of homocysteine and its precursors S-adenosylhomocysteine (AdoHcy) and S-adenosylmethionine (AdoMet) are, however, poorly understood. We used Saccharomyces cerevisiae as a model to understand the basis of pathogenicity induced by homocysteine and its precursors. Both homocysteine and AdoHcy but not AdoMet inhibited the growth of the str4Δ strain (which lacks the enzyme that converts homocysteine to cystathionine-mimicking vascular cells). Addition of AdoMet abrogated the inhibitory effect of AdoHcy but not that of homocysteine indicating that an increase in the AdoMet/AdoHcy ratio is sufficient to overcome the AdoHcy-mediated growth defect but not that of homocysteine. Also, the transcriptomic profile of AdoHcy and homocysteine showed gross dissimilarity based on gene enrichment analysis. Furthermore, compared with homocysteine, AdoHcy treatment caused a higher level of oxidative stress in the cells. However, unlike a previously reported response in wild type (Kumar, A., John, L., Alam, M. M., Gupta, A., Sharma, G., Pillai, B., and Sengupta, S. (2006) Biochem. J. 396, 61-69), the str4Δ strain did not exhibit an endoplasmic reticulum stress response. This suggests that homocysteine induces varied response depending on the flux of homocysteine metabolism. We also observed altered expression of mitochondrial genes, defective membrane potential, and fragmentation of the mitochondrial network together with the increased expression of fission genes indicating that the imbalance in homocysteine metabolism has a major effect on mitochondrial functions. Furthermore, treatment of cells with homocysteine or AdoHcy resulted in apoptosis as revealed by annexin V staining and TUNEL assay. Cumulatively, our results suggest that elevated levels of homocysteine lead to mitochondrial dysfunction, which could potentially initiate pro-apoptotic pathways, and this could be one of the mechanisms underlying homocysteine-induced pathogenicity.

يرتبط ارتفاع مستوى الهوموسيستين، وهو حمض أميني ثيولي، باضطرابات معقدة مختلفة. ومع ذلك، فإن الآثار الخلوية للهوموسيستين وسلائفه S - adenosylhomocysteine (AdoHcy) و S - adenosylmethionine (AdoMet) غير مفهومة بشكل جيد. استخدمنا Sacaromyces cerevisiae كنموذج لفهم أساس الإمراضية التي يسببها الهوموسيستين وسلائفه. أدى كل من الهوموسيستين و أدوهسي ولكن ليس أدوميت إلى تثبيط نمو سلالة str4Δ (التي تفتقر إلى الإنزيم الذي يحول الهوموسيستين إلى خلايا وعائية تحاكي السيستاثيونين). ألغت إضافة AdoMet التأثير المثبط لـ AdoHcy ولكن ليس تأثير الهوموسيستين مما يشير إلى أن الزيادة في نسبة AdoMet/AdoHcy كافية للتغلب على عيب النمو بوساطة AdoHcy ولكن ليس تأثير الهوموسيستين. أيضًا، أظهر الملف الشخصي النصي لـ AdoHcy و homocysteine اختلافًا كبيرًا بناءً على تحليل إثراء الجينات. علاوة على ذلك، بالمقارنة مع الهوموسيستين، تسبب علاج أدوهسي في مستوى أعلى من الإجهاد التأكسدي في الخلايا. ومع ذلك، على عكس الاستجابة المبلغ عنها سابقًا في النوع البري (كومار، أ.، جون، ل.، علم، م. م.، جوبتا، أ.، شارما، ج.، بيلاي، ب.، وسينجوبتا، س. (2006) الكيمياء الحيوية. ي. 396، 61-69)، لم تُظهر سلالة str4Δ استجابة إجهاد الشبكة الإندوبلازمية. يشير هذا إلى أن الهوموسيستين يحفز استجابة متنوعة اعتمادًا على تدفق استقلاب الهوموسيستين. لاحظنا أيضًا التعبير المتغير عن جينات الميتوكوندريا، وجهد الغشاء المعيب، وتجزئة شبكة الميتوكوندريا جنبًا إلى جنب مع التعبير المتزايد عن جينات الانشطار مما يشير إلى أن عدم التوازن في استقلاب الهوموسيستين له تأثير كبير على وظائف الميتوكوندريا. علاوة على ذلك، أدى علاج الخلايا بالهوموسيستين أو AdoHcy إلى موت الخلايا المبرمج كما هو موضح في تلوين الملحق الخامس ومقايسة TUNEL. بشكل تراكمي، تشير نتائجنا إلى أن المستويات المرتفعة من الهوموسيستين تؤدي إلى خلل وظيفي في الميتوكوندريا، مما قد يؤدي إلى مسارات مؤيدة للاستماتة، وقد تكون هذه إحدى الآليات الكامنة وراء الإمراضية التي يسببها الهوموسيستين.