Intake of n-3 polyunsaturated fatty acids reduces adipose tissue mass, preferentially in the abdomen. The more pronounced effect of marine-derived eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) acids on adiposity, compared with their precursor α-linolenic acid, may be mediated by changes in gene expression and metabolism in white fat. The effects of EPA/DHA concentrate (6% EPA, 51% DHA) admixed to form two types of high-fat diet were studied in C57BL/6J mice. Oligonucleotide microarrays, cDNA PCR subtraction and quantitative real-time RT-PCR were used to characterise gene expression. Mitochondrial proteins were quantified using immunoblots. Fatty acid oxidation and synthesis were measured in adipose tissue fragments. Expression screens revealed upregulation of genes for mitochondrial proteins, predominantly in epididymal fat when EPA/DHA concentrate was admixed to a semisynthetic high-fat diet rich in α-linolenic acid. This was associated with a three-fold stimulation of the expression of genes encoding regulatory factors for mitochondrial biogenesis and oxidative metabolism (peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 alpha [Ppargc1a, also known as Pgc1α] and nuclear respiratory factor-1 [Nrf1] respectively). Expression of genes for carnitine palmitoyltransferase 1A and fatty acid oxidation was increased in epididymal but not subcutaneous fat. In the former depot, lipogenesis was depressed. Similar changes in adipose gene expression were detected after replacement of as little as 15% of lipids in the composite high-fat diet with EPA/DHA concentrate, while the development of obesity was reduced. The expression of Ppargc1a and Nrf1 was also stimulated by n-3 polyunsaturated fatty acids in 3T3-L1 cells. The anti-adipogenic effect of EPA/DHA may involve a metabolic switch in adipocytes that includes enhancement of β-oxidation and upregulation of mitochondrial biogenesis.

The biogenesis of mammalian ATP synthase is complex process believed to proceed via several modules. It starts with the formation of F1 catalytic part, which is in the later steps connected with the membranous subcomplex. The final phase is represented by incorporation of the two mtDNA-encoded subunits Fo-a and A6L. However, little is known about the position of two newly described Fo accessory subunits DAPIT (also termed Usmg5) and MLQ (also known as c14orf2) in the assembly scheme and about their role in regulation of ATP synthase biogenesis. To resolve this, we have utilised several model systems, namely rho0 cells lacking mtDNA and thus both subunits Fo-a and A6L, cells harbouring 9205delTA microdeletion, which results in the absence of the subunit Fo-a, HEK293 cells with knockdown of DAPIT protein and HEK293 cells with knockout of MLQ protein and followed the assembly state of ATP synthase among them. Contrary to previously reported data, we observed normal levels of assembled ATP synthase in DAPIT knockdown and MLQ knockout cells. Our results indicate that lack of DAPIT protein leads to the assembly of more labile, but complete and functional holoenzyme. Absence of either Fo-a alone or Fo-a and A6L results into the normal levels of structurally altered, labile, and ~60 kDa smaller vestigial enzyme complex, which also lacks DAPIT and MLQ. This complex retains the ATP hydrolytic activity but is unable to synthesize ATP. Cells with the MLQ knockout presented with the phenotype similar to the lack of Fo-a: normal content of smaller and labile complex. In the absence of MLQ, vestigial ATP synthase did not contain also subunits Fo-a and A6L. This complex also retained ATP hydrolytic activity, while its phosphorylating capacity was affected. In all the cell lines tested, the individual subunits seemed to be associated only with assembled ATP synthase complex, indicating that once subunits dissociate from the complex, they are degraded in the cell. This hypothesis is supported by the fact, that in the cells lacking subunit MLQ the biosynthesis of both mtDNA-encoded subunits Fo-a and A6L is normal, but they are degraded at faster pace than the rest of the complex. Based on our data, we conclude that MLQ and Fo-a closely associate and their incorporation into the enzyme complex depends on each another. On the contrary, DAPIT protein seems to be incorporated at the very last step and its presence stabilises the holoenzyme.

<p>Individual complexes of the mitochondrial oxidative phosphorylation system (OXPHOS) are not linked solely by their function; they also share dependencies at the maintenance/assembly level, where one complex depends on the presence of a different individual complex. Despite the relevance of this ‘interdependence’ behavior for mitochondrial diseases, its true nature remains elusive. To understand the mechanism that can explain this phenomenon, we examined the consequences of the aberration of different OXPHOS complexes in human cells. We demonstrate here that complete disruption of each of the OXPHOS complexes resulted in a perturbation in energy deficiency sensing pathways, including the integrated stress response (ISR) pathway. The secondary decrease of complex I (cI) level was triggered by both complex IV and complex V deficiency, and it was independent of ISR signaling. On the other hand, we identified the unifying mechanism behind cI downregulation in the downregulation of mitochondrial ribosomal proteins and, thus, mitochondrial translation. We conclude that the secondary cI defect is due to mitochondrial protein synthesis attenuation, while the responsible signaling pathways could differ based on the origin of the OXPHOS defect.<i></i><i></i></p>

Metabolic syndrome is a growing concern in developed societies, and due to its polygenic nature, the genetic component is only slowly being elucidated. Common mitochondrial DNA sequence variants have been associated with symptoms of metabolic syndrome and may be relevant players in the genetics of metabolic syndrome. We investigate the effect of mitochondrial sequence variation on the metabolic phenotype in conplastic rat strains with identical nuclear but unique mitochondrial genomes, challenged by high-fat diet. We find that the variation in mitochondrial rRNA sequence represents a risk factor in insulin resistance development, which is caused by diacylglycerols accumulation induced by tissue-specific reduction of the oxidative capacity. These metabolic perturbations stem from the 12S rRNA sequence variation affecting mitochondrial ribosome assembly and translation. Our work demonstrates that physiological variation in mitochondrial rRNA might represent a relevant underlying factor in the progression of metabolic syndrome.

Abstract In testicular germ cell tumour (TGCT) patients, sperm cryopreservation prior to anti-cancer treatment represents the main fertility preservation approach. However, it is associated with low sperm recovery rate after thawing. Since sperm is a high-energy demanding cell, which is supplied by glycolysis and oxidative phosphorylation (OXPHOS), mitochondrial dysfunctionality can directly result in sperm anomalies. In this study, we investigated the bioenergetic pattern of cryopreserved sperm of TGCT patients in comparison with normozoospermic samples using two state-of-the-art methods; the Extracellular Flux Analyzer (XF Analyzer) and Two-Photon Fluorescence Lifetime imaging (2P-FLIM), in order to assess the contributions of OXPHOS and glycolysis to energy provision. A novel combined protocol for combined measurement of OXPHOS (Oxygen Consumption Rate – OCR) and glycolysis (Extracellular Acidification Rate – ECAR) using the XF Analyzer was developed together with a unique customized AI-based approach for semiautomated processing of 2P-FLIM images. Our study delivers optimized Low-HEPES modified Human Tubal Fluid media (mHTF) for sperm handling during pre-analytical and analytical phases to maintain sperm physiological parameters and optimal OCR, equivalent of OXPHOS. The negative effect of cryopreservation was signified by deterioration of both bioenergetic pathways represented by modified OCR and ECAR curves and the derived parameters. This was true for normozoospermic as well as TGCT samples, which showed even a stronger damage within the respiratory chain compared to the level of glycolytic activity impairment. These data are supported by 2P-FLIM analysis showing a significantly decreased bound NADH in contrast to unbound NAD(P)H which reflects decreased metabolic activity in samples from TGCT patients. Our study provides novel insight into the impact of TGCT on sperm bioenergetics and delivers a verified protocol to be used for assessment of human sperm metabolic activity, which can be a valuable tool for further research and clinical andrology.