Estudio de la regulación de MUL1 por insulina en células musculares

Abstract

Introducción. La insulina regula la dinámica y función mitocondrial mediante la vía de Akt, generando un fenotipo mitocondrial elongado y estimulando el metabolismo oxidativo mitocondrial en células musculares. MUL1, una E3 ligasa mitocondrial, ubiquitina a Akt y Mfn2, enviándolos a degradación proteosomal. MUL1 también aumenta la fragmentación mitocondrial inducida por Drp1 y disminuye el metabolismo mitocondrial inducido por la insulina. Así, MUL1 podría regular la sensibilidad a la insulina. Sin embargo, el papel de MUL1 en la vía de señalización de la insulina está poco explorado. Por lo tanto, nuestro estudio propuso como hipótesis que la estimulación con insulina disminuye la actividad E3 ligasa de MUL1, lo que aumenta la expresión de Mfn2 en células musculares mediante un mecanismo dependiente de la activación de Akt. Nuestro objetivo consistió en evaluar el efecto de la insulina sobre la expresión de MUL1 en células de músculo esquelético y cardiaco. Materiales y Métodos. Se investigaron los efectos de la insulina (10 nM) sobre la expresión de MUL1 a nivel de mRNA y proteína mediante RT-qPCR y Western Blot, respectivamente, en mioblastos L6 de rata a diferentes tiempos. Además, se determinó a nivel proteico de MUL1 en mioblastos C2C12 de ratón y cardiomiocitos de rata neonata. Luego, para evaluar el efecto de la insulina sobre la actividad de MUL1 se cuantificó el nivel proteico de Mfn2 en células de músculo esquelético y cardiaco. Resultados. La expresión de MUL1 no se modificó en mioblastos L6 bajo estimulación con insulina hasta las 6 h post-estimulación. Tampoco hubo cambios en el nivel proteico de MUL1 en cardiomiocitos bajo estimulación con insulina. No obstante, la expresión de MUL1 disminuyó significativamente en mioblastos C2C12 a las 4 h post-estimulación con insulina. Sin embargo, la insulina no alteró la expresión de Mfn2 en células de músculo esquelético y cardiaco. Discusión y Conclusión. Los resultados sugieren que la insulina no regula la expresión ni la actividad de MUL1 en células del músculo esquelético y cardiaco. Sin embargo, ella podría inducir la fusión mitocondrial y el metabolismo oxidativo mediante la activación de NF-kB dependiente de MUL1, lo que podría aumentar la expresión de Opa1 y mantiene el nivel proteico de Mfn2 sin cambios. Así, MUL1 podría ser un nuevo componente de la vía de señalización de la insulina en el músculo esquelético y cardiaco, pero se requiere de futuros estudios para probar esta hipótesis.

Introduction. Insulin regulates mitochondrial dynamics and function by the Akt pathway, generating an elongated mitochondrial phenotype and stimulating mitochondrial oxidative metabolism in muscular cells. MUL1, a mitochondrial E3 ligase, ubiquitinates Akt and Mfn2, targeting proteasomal degradation. MUL1 also increases Drp1-induced mitochondrial fragmentation and decreases insulin-induced mitochondrial metabolism. Thus, MUL1 can regulate insulin sensitivity. However, the role of MUL1 on the insulin signaling pathway is still poorly explored. Therefore, this study proposed a hypothesis that insulin stimulation decreases the E3 ligase activity of MUL1, which increases Mfn2 expression in muscle cells through an Akt activation-dependent mechanism. Our aim was to evaluate the effect of insulin on MUL1 expression in cultured skeletal and cardiac cells. Material and Methods. We investigated the effect of insulin (10 nM) on MUL1 expression at mRNA and protein levels by RT-qPCR and Western bot, respectively, in cultured rat L6 myoblasts at different times. Also, we determined the MUL1 protein level in cultured mouse C2C12 myoblasts and neonatal rat cardiomyocytes under insulin stimulation. Then, to evaluate the effect of insulin on MUL1 activity, we quantified the Mfn2 protein level in cultured skeletal and cardiac muscle cells. Results. The results showed that the MUL1 expression level was not altered in L6 myoblasts under insulin stimulation until 6 h post-stimulation. Also, no changes in MUL1 protein level were observed in cardiomyocytes under insulin stimulation. However, MUL1 protein level decreased in C2C12 myoblasts 4 h post-stimulation with insulin. However, we observed that insulin did not change the Mfn2 protein expression in cultured skeletal and cardiac muscle cells. Discussion and Conclusion. These findings suggest that insulin does not regulate the MUL1 expression or activity in cultured skeletal and cardiac muscle cells. However, it could induce mitochondrial fusion and oxidative metabolism by MUL1-dependent NF-κB activation, which could increase the Opa1 expression and maintains the Mfn2 protein level unaltered. Thus, MUL1 could be a novel component of the insulin signaling pathway in skeletal and cardiac muscle, but further studies are required to test this hypothesis.