La pérdida del cilio primario inducida por ácido palmítico disocia el complejo PKD2-BECN1 inhibiendo la autofagia en neuronas POMC

Abstract

La autofagia es un proceso crucial para la proteostasis, y diversas proteínas participan en su regulación. Beclin-1 es una proteína fundamental para la biogénesis del autofagosoma, el cual es un organelo que recluta el material citoplasmático a degradar. De forma interesante, nuestro grupo ha reportado recientemente que BECN1 interactúa de forma directa con la proteína policistina-2 , formando un complejo necesario para la inducción de autofagia. PKD2 es un canal de calcio que se localiza en la membrana del cilio primario, el cual es un organelo celular que responde a señales mecánicas y químicas necesarias para la mantención de la homeostasis celular. Diversos estudios han dado cuenta sobre la estrecha conexión entre el cilio primario y la autofagia, sin embargo, aún no existe evidencia que asocie la formación del complejo PKD2-BECN1 y la autofagia con la presencia del cilio primario. Entre los estímulos que alteran el flujo autofágico, se ha demostrado que el ácido palmítico (AP) inhibe la autofagia en neuronas liberadoras de proopiomelanocortina, promoviendo desórdenes metabólicos. Paralelamente, nuestro grupo también ha demostrado que el AP inhibe la ciliogénesis, convirtiéndolo en un estímulo que facilita el estudio tanto de la autofagia como del cilio primario. En este mismo sentido, ha sido ampliamente descrito que AP actúa sobre las neuronas hipotalámicas del núcleo arcuato, específicamente sobre neuronas POMC, las cuales tienen un papel anorexigénico en la ingesta de alimentos. En base a estos antecedentes, el presente trabajo buscó responder si la pérdida del cilio primario inducida por AP disocia el complejo PKD2-BECN1, generando un/el bloqueo de la autofagia en neuronas POMC. Nuestros hallazgos muestran, a través de ensayos de coinmunoprecipitación y PLA, que el complejo proteico PKD2-BECN1 se localiza en el cilio primario de neuronas POMC N43/5. Por otro lado, observamos que el AP inhibe la autofagia, efecto que fue prevenido por medio de la inducción de ciliogénesis. Más aún, mostramos que AP rompe el complejo PKD2-BECN1, necesario para la modulación de autofagia, todo lo anterior evaluado por inmunofluorescencia de marcadores autofágicos. Por lo tanto, este trabajo permitió dar luces sobre un nuevo complejo modulador de la autofagia dentro del cilio primario, el cual depende de la señal de AP, lo que abre puertas a investigaciones futuras que, por ejemplo, busquen solucionar el desbalance energético observado en células POMC bajo condiciones como la obesidad.

Autophagy is a crucial process for proteostasis, involving various proteins in its regulation. Beclin-1 (BECN1) is a fundamental protein for the biogenesis of the autophagosome, an organelle that recruits cytoplasmic material for degradation. Interestingly, our group has recently reported that BECN1 directly interacts with the polycystin-2 (PKD2) protein, forming a complex necessary for the induction of autophagy. PKD2 is a calcium channel located in the primary cilium membrane, a cellular organelle that responds to mechanical and chemical signals necessary for maintaining cellular homeostasis. Various studies have noted the close connection between the primary cilium and autophagy; however, there is still no evidence linking the formation of the PKD2-BECN1 complex and autophagy with the presence of the primary cilium. Among the stimuli that alter autophagic flux, it has been demonstrated that palmitic acid (PA) inhibits autophagy in pro-opiomelanocortin-releasing neurons, promoting metabolic disorders. In parallel, our group has also demonstrated that PA inhibits ciliogenesis, making it a stimulus that facilitates the study of both autophagy and the primary cilium. In this same context, it has been widely described that PA acts on hypothalamic neurons of the arcuate nucleus, specifically on POMC neurons, which have an anorexigenic role in food intake. Based on this background, the present work sought to determine whether PA-induced loss of the primary cilium dissociates the PKD2-BECN1 complex, resulting in the blockage of autophagy in POMC neurons. Our findings show, through co-immunoprecipitation and PLA assays, that the PKD2-BECN1 protein complex is located in the primary cilium of POMC N43/5 neurons. On the other hand, we observed that PA inhibits autophagy, an effect that was prevented by the induction of ciliogenesis. Moreover, we show that PA disrupts the PKD2-BECN1 complex, necessary for the modulation of autophagy, as evaluated by immunofluorescence of autophagic markers. Therefore, this work sheds light on a new autophagy-modulating complex within the primary cilium, dependent on the PA signal, opening doors for future research aimed at addressing the energy imbalance observed in POMC cells under conditions such as obesity.