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Enrique Balderas (Ph.D., The Nora Eccles Harrison Cardiovascular Research and Training Institute, The University of Utah, Salt Lake City, Utah, USA)


On March 7, 2024

"Mitochondrial Ion Channels: Their Role in Health and Disease and the Enhanced Energetic Compensation Facilitated by MCU Activity Amidst Complex I Dysfunction".

The mitochondrial Ca2+uniporter is the main path for Ca2+uptake. 
Mitochondrial Ca2+ regulates ATP synthesis and reactive oxygen species (ROS) generation, while excess Ca2+ triggers cell 

We have previously shown that uniporter activity increases in electron transport chain (ETC)-deficient cardiomyopathies, boosting ATP synthesis back to normal levels (Tfam KO, Sommakia et. al. JMCC 2017). 
Thus, we hypothesize that an increase in uniporter activity compensates for ETC dysfunction. 
We investigate the origin of the signal produced by ETC dysfunction, and its effect on the uniporter. 
We found that chronic inhibition of Complex I with rotenone (1 µM, 72 h) enhanced uniporter activity. 

To uncover the structural domain for this effect, we focused on the N-terminal domain (NTD) of the pore-forming MCU subunit, as it has been demonstrated to be a nexus of several regulatory mechanisms. 
The NTD of MCU is essential for this upregulation, as removal (∆NTD-MCU) abolishes the enhancement of channel activity in Complex I deficient mitochondria. 
To confirm the signal’s origin in Complex I-deficient mitochondria, we used mutants of FOXRED1 and NDUFB10; 
both assembly factors of Complex I. 
As expected, uniporter activity increased in both ∆FOXRED1 and ∆NDUFB10 compared to the intact Complex I. 

Moreover, as Complex I dysfunction leads to an unbalanced NADH/NAD+ ratio, 
overexpression of the NADH oxidase form L. brevis,LbNOX into HEK293T treated with rotenone suppressed the up-regulation of channel activity. 
Altered NADH/NAD+ ratios also lead to excess superoxide production in dysfunctional Complex I. 

Thus, overexpression of mitochondrial superoxide dismutase (SOD2) 
abolished the uniporter enhancement compared to the control. 

We demonstrate a signaling cascade, involving NADH/NAD+ ratio and ROS generation, 
in which uniporter activity is upregulated in mitochondria with dysfunctional Complex I.


On March 7, 2024
Complément date


Complément lieu
Salle de Réunion
Domaine Universitaire
LBFA Bâtiment B Biologie
2280 Rue de la piscine
38400 Saint Martin d'Hères

Submitted on May 27, 2021

Updated on March 5, 2024