Relationship Between Expression of Voltage-Dependent Anion Channel (VDAC) Isoforms and Type of Hexokinase Binding Sites on Brain Mitochondria

Abstract

Voltage-dependent anion channels (VDAC) are pore-forming proteins found in the outer mitochondrial membrane of eukaryotes. VDACs are known to play an essential role in cellular metabolism and in early stages of apoptosis. In mammals, three VDAC isoforms have been identified. A proteomic approach was exploited to study the expression of VDAC isoforms in rat, bovine, and chicken brain mitochondria. Given the importance of mitochondrially bound hexokinase in regulation of aerobic glycolysis in brain, we studied the possibility that differences in the relative expression of VDAC isoforms may be a factor in determining the species-dependent ratio of type A/type B hexokinase binding sites on brain mitochondria. The spots were characterized, and the signal intensities among spots were compared. VDAC1 was the most abundantly expressed of the three isoforms. Moreover the expression of VDAC1 plus VDAC2 was significantly higher in bovine than in rat brain. Chicken brain mitochondria showed the highest VDAC1 expression and the lowest of VDAC2. Bovine brain mitochondria had the highest VDAC2 levels. We concluded that the nature of hexokinase binding site is not determined by the expression of a single VDAC isoform.

Modulation of Human Mitochondrial Voltage-dependent Anion Channel 2 (hVDAC-2) Structural Stability by Cysteine-assisted Barrel-lipid Interactions

“…hVDAC-2 suppresses apoptosis by specifically binding to the proapoptotic protein BAK and inhibiting BAK-mediated mitochondrial apoptosis (15). hVDAC-2 levels are also known to be elevated in bovine brain mitochondria (20), as well as in Alzheimer disease (7,21). This protein has also been shown to bind erastin, which subsequently modulates VDAC function, leading to oxidative cell death, using a nonapoptotic mechanism (22).…”

Análise interactômica da VDAC (voltage-dependent anion selective channel) nos cérebros aviar, bovino e murino

“…Procuramos identiϐicar se as expressões diferenciadas da VDAC1 e VDAC2 veriϐicadas nos cérebros murino, aviar e bovino, publicadas anteriormente pelo Laboratório (Poleti et al 2010), estão associadas a diferenças nos interactomas dessas proteínas nesses cérebros. Na Figura 2 estão esquematizados géis nativos para as amostras mitocondriais aviar, bovina e murina e o padrão de peso molecular utilizado para o cálculo dos pesos dos complexos realizado pelo software.…”

“…Estudo anterior do laborató-rio, mostrou que a expressão diferenciada das isoformas da VDAC nas espécies aviar, bovina e murina estão relacionadas às diferenças no metabolismo energético neuronal de cada espécie (Poleti et al 2010). Paralelamente, Crawford (1970) reportou que aves epiléticas exibiram crises tônico-clônicas generalizadas em resposta à fotoestimulação intermitente (FEI) e acústica.…”

“…Esta diminuição causa falha energética e agrava a disfunção mitocondrial. Perϐil de expressão semelhante das VDACs 1 e 2 foi encontrado em nosso laboratório em neurônios corticais de cérebro aviar (Poleti et al 2010), quadro semelhante ao da epilepsia fármaco-resistente de humanos.…”

“…Existem dois tipos de ligação da hexoquinase a mitocôndria, denominados de sítio A e sítio B, conforme ilustrado na O presente trabalho trouxe como contribuição a descrição dos complexos protéicos que possuem as VDACs associadas, através da determinação do número de proteínas envolvidas, e a quantiϐicação dos pesos moleculares dos componentes dos diferentes complexos dos quais as VDACs fazem parte. Nosso objetivo foi inquirir se as expressões diferenciadas da VDAC1 e VDAC2 veriϐicadas nos cérebros murino, aviar e bovino, observadas em estudo anterior ( Poleti et al, 2010), estão associadas a diferenças nos interactomas dessas proteínas nesses tecidos.…”