Bax inhibitor-1: regula negativamente al sensor de estrés IRE1a

Abstract

The endoplasmic reticulum (ER) is an essential organelle for protein folding and secretion. Different conditions alter its functioning promoting the accumulation of misfolded proteins at its lumen, a condition referred as "ER stress". Adaptation to ER stress is mediated by the activat¡on of a complex signal transduction pathway known as the unfolded protein response (UPR). One of the most conserved ER stress sensors is lRElc¿, which controls the expression of the transcription factor X-Box binding protein-1 (XBP-1), an essential component for adaptive processes. When ER stress becomes irreversible and UPR is not enough to re-establish homeostasis, prolonged ER stress leads to apoptosis by mechanisms not well understood. Bax inhibitor -1 (Bl-1) is an evolutionary conserved ER-resident protein, capable of suppress cell death. ln mammals Bl-1 regulates apoptosis initiated by a variety of intrinsic death stimuli. Recent studies suggest a hyperactivation of the UPR, under ischemic and reperfusion conditions in Bl- 'l deficient mice. Nonetheless the mechanism which explains these observations is unknown. ln this thesis we investigated the role of Bl-1 in UPR. Bl-1 deficient cells show hyperactivation of lRElc¿, producing an increase of the downstream targets, such as the expression of XBP-1 and over-expression of XBP-1-dependent target genes. This phenotype can be explained by a marked delay of lREl signalling deactivation observed in absence of Bl-1. The inhibitory effects of Bl-1 in UPR are assoc¡ated with the formation of a stable protein complex with IRE-1 cytosolic domain, which is dependent of C-terminal region of Bl-1 a domain previously linked to its antiapoptotic activity. Phylogenetic analysis of Bl-1 sequence revealed that this domain is conserved in Drosophila Melanogaster and Mus musculus among other species. With the aim of validating our results in vivo, we analyzed the levels of activation of lRElo in Bl-1 deficient m¡ce or in a D- Melanogaster strain that over-express Bl-1. ln both models, it was possible to observe that Bl-1 suppresses lRElcr activity, when these animals where under ER stress conditions. These results suggest a new role for Bl-1 in adaptive processes aga¡nst ER stress, a function that contrasts with its inhibitory effect of apoptosis,

El retículo endoplásmico (RE) es un organelo esencial para el plegamiento y secreción de proteínas. Diferentes condiciones alteran el funcionamiento del RE, promoviendo la acumulación de proteínas mal plegadas en su lumen, un estado llamado "estrés de RE". La adaptación celular frente al estrés del RE esta mediada por la activación de una compleja vía de transducción de señales conocida como respuesta a proteínas mal plegadas (UPR). Uno de los sensores de estrés de RE mas conservado es lRElo, el cual controla la expresión del factor de trascripc¡ón "X-Box binding protein-l" (XBP-1), componente esencial para gatillar pro@sos adaptativos. Cuando el estrés de RE daña irreversiblemente a la célula y la UPR no es suficiente para reestablecer la homeostasis, esta via desencadena apoptosis por mecanismos aun no bien conocidos. "Bax inhibitor-l" (Bl-1) es una proteína residente del RE, conservada en la evolución, capaz de suprimir la muerte celular en diferentes especies. En mamíferos Bl-1 regula la apoptosis mediada por diferentes estímulos intrínsecos. Estudios recientes sugieren una sobre-activación de la UPR en ratones deficientes para Bl-'t bajo condiciones de isquemia y reperfusión. Sin embargo, el mecanismo que explica estas observaciones aun se desconoce. En esta tesis investigamos el posible rol de Bl-l en la UPR. Células deficientes en Bl-1 muestran hiperactivación de lRElc¿, asociado a un aumento en los niveles de sus blancos río abajo, como es la expresión de XBP-I y una sobre-expresión de los genes blanco dependientes de XBP-1. Este fenotipo puede ser explicado por un marcado retraso en la desactivación de la señalización de lRElcr, observada en la ausencia de BlI . LoE efectos inhibitorios de Bl-1 en la UPR están asociados con la formación de un complejo proteico estable con el dominio citosólico de lRElc¿, el cual es dependiente de la región C-terminal de Bl-1, un dom¡n¡o previamente asociado a su actividad anti-apoptótica. Análisis filogenéticos revelaron que este dominio se encuentra conservado en Drosophila melanogaster y Mus musculus, entre otras especies. Con el objeto de validar nuestros resultados in vivo, analizamos los niveles de activación de lRElcr en ratones deficientes para Bl-1 o en una cepa de D. melanogasfer que sobreexpresa Bl-l . En ambos modelos se observó que Bl-1 suprime la actividad de lREl cr, al ser sometidos estos animales a estrés de RE experimental. Nuestros resultados sugieren un nuevo papel para Bl-1 en procesos adaptativos contra el estrés de RE, función que contrasta con su conocido efecto inhibidor de la apoptosis gatillada por diversos estlmulos de muerte celular intrínsecos.