Seminario INCyL – Juan Pedro Bolaños

Los distintos tipos celulares del sistema nervioso central difieren no solo en su
preferencia por determinadas rutas metabólicas, sino también en la forma de
organizar la cadena respiratoria mitocondrial, lo que condiciona el equilibrio
entre eficiencia bioenergética y señalización redox. En esta charla se discutirá
cómo la arquitectura supramolecular de la cadena respiratoria, y las distintas
entradas de electrones, modulan la producción de especies reactivas de
oxígeno (ROS) y, con ello, funciones cognitivas. Se presentará evidencia de
que, en astrocitos, una organización más flexible de los complejos respiratorios
favorece ROS mitocondriales con papel fisiológico asociadas a cambios
transcriptómicos y metabolómicos, lo cuales sostienen la integridad de
procesos cognitivos. Asimismo, se abordará el papel del metabolismo lipídico
astroglial. Así, la β-oxidación de ácidos grasos de cadena larga contribuye a
mantener conformaciones específicas de la cadena respiratoria compatibles
con señalización por ROS y con el rendimiento cognitivo. Se analizará por qué
la glucólisis neuronal es relativamente limitada y cómo este rasgo se vincula al
control de calidad mitocondrial mediante mitofagia dependiente de
NAD/sirtuinas, lo que conecta autofagia con función cognitiva. Finalmente, se
comentarán las implicaciones de algunos de estos avances para identificar
oportunidades de intervención sobre dianas metabólicas específicas en
neurodegeneración.

Related studies:

  1. Bolaños JP & Magistretti PJ. Astrocyte-neuron metabolic unit as a cornerstone of brain energy metabolism in health and disease. Nat Metab 10.1038/s42255-025-01404-9 (2025)
  2. Jimenez-Blasco D, Agulla J, Lapresa R, Garcia-MaciaM, Bobo-Jimenez V. Garcia-Rodriguez D, Manjarres-Raza I, Fernandez E, Jeanson Y, Khoury S, Portais J-C, Padro D, Ramos-Cabrer P, Carmeliet P, Almeida A, Bolaños JP. Weak neuronal glycolysis sustains cognition and organismal fitness. Nat Metab 6:1253-1267 (2024)
  3. Morant-Ferrando B, Jimenez-Blasco D, Alonso-Batan P, Agulla J, Lapresa R, Garcia-Rodriguez D, Yunta-Sanchez S, Lopez-Fabuel I, Fernandez E, Carmeliet P, Almeida A, Garcia-Macia M, Bolaños JP. Fatty acid oxidation organizes mitochondrial supercomplexes to sustain astrocytic ROS and cognition. Nat Metab 5:1290-1302 (2023)
  4. Lopez-Fabuel I, Garcia-Macia M, Buondelmonte C, Burmistrova O, Bonora N, Alonso-Batan P, Morant-Ferrando B, Vicente-Gutierrez C, Jimenez-Blasco D, Quintana-Cabrera R, Fernandez E, Llop J, Ramos-Cabrer P, Sharaireh A, Guevara-Ferrer M, Fitzpatrick L, Thompton CD, McKay TR, Storch S, Medina DL, Mole SE, Fedichev PO, Almeida A, Bolaños JP. Aberrant upregulation of the glycolytic enzyme PFKFB3 in CLN7 neuronal ceroid lipofuscinosis Nat Commun 13:536 (2022)
  5. Bonvento G & Bolaños JP. Astrocyte-neuron metabolic cooperation shapes brain activity. Cell Metab 33:1546-1564 (2021)
  6. Lopez-Fabuel I, Le Douce J, Logan A, James AM, Bonvento G, Murphy MP, Almeida A, Bolaños JP. Complex I assembly into supercomplexes determines differential mitochondrial ROS production in neurons and astrocytes. PNAS 113:13063-13068 (2016)
  7. Herrero-Mendez A, Almeida A, Fernández E, Maestre C, Moncada S, Bolaños JP. The bioenergetic and antioxidant status of neurons is controlled by continuous degradation of a key glycolytic enzyme by APC/C-Cdh1. Nat Cell Biol 11:747-752 (2009)
  8. Almeida A, Moncada S, Bolaños JP. Nitric oxide switches on glycolysis through the AMP protein kinase and 6- phosphofructo-2-kinase pathway.Nat Cell Biol 6:45-51 (2004).
Instituto de Neurociencias de Castilla y León
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