Calcium and TFAM crosstalk in the mitochondrial life cycle in cardiomyocytes

Abstract

Calcium (Ca2+) links the electrical signals of the heart to the mechanical action of contraction in a process referred to as the cardiac excitation-contraction (EC) coupling, a process that consumes a large amount of adenosine triphosphate (ATP). The majority of ATP is produced in the mitochondria via oxidative phosphorylation (OXPHOS), which is linked to Ca2+ flux. The OXPHOS system is regulated by both the nuclear and mitochondrial genome, with mitochondrial transcription factor A (TFAM) being a major regulator of the latter. This mini review focuses on summarizing the limited literature implicating crosstalk between Ca2+ and TFAM in the adult cardiomyocyte throughout the mitochondrial life cycle: mitochondrial dynamics, biogenesis, and mitophagy. The goal of this review is to highlight gaps and fuel further investigation of the proposed Ca2+-TFAM axis. This research area has high potential to propel the development of therapeutic strategies targeting cardiovascular diseases such as heart failure.

El calcio (Ca2+) vincula las señales eléctricas del corazón con la acción mecánica de la contracción en un proceso denominado acoplamiento excitación-contracción (EC) cardíaco, un proceso que consume una gran cantidad de trifosfato de adenosina (ATP). La mayor parte del ATP se produce en las mitocondrias mediante fosforilación oxidativa (OXPHOS), que está ligada al flujo de Ca2+. El sistema OXPHOS está regulado tanto por el genoma nuclear como por el mitocondrial, siendo el factor de transcripción mitocondrial A (TFAM) un importante regulador de este último. Esta mini revisión se centra en resumir la literatura limitada que implica la interferencia entre Ca2+ y TFAM en el cardiomiocito adulto a lo largo del ciclo de vida mitocondrial: dinámica mitocondrial, biogénesis y mitofagia. El objetivo de esta revisión es resaltar las brechas e impulsar una mayor investigación del eje Ca2+-TFAM propuesto. Esta área de investigación tiene un gran potencial para impulsar el desarrollo de estrategias terapéuticas dirigidas a enfermedades cardiovasculares como la insuficiencia cardíaca.