Acción citoprotectora de herp al estrés oxidativo : regulación de los niveles del receptor del inositol trisfosfato

Abstract

Herp es una proteína residente de la membrana del retículo endoplásmico que regula la degradación de proteínas a través del proteosoma. Este efecto lo ejerce principalmente regulando la formación del complejo de degradación de proteínas asociado al retículo endoplásmico (ERAD). Además, Herp se ha vinculado con la regulación del Ca2+ intracelular y citoprotección frente al estrés de retículo. Se desconoce si Herp tiene un efecto citoprotector frente al estrés oxidativo y los mecanismos por los cuales podría ejercer esta función. En esta tesis se planteó como hipótesis de trabajo que “Herp es una proteína inducida por H2O2 que regula la sobrevida celular, modulando la degradación del receptor de IP3 y la transferencia de Ca2+ a la mitocondria”. Para probar esta hipótesis se establecieron los siguientes objetivos específicos:

-Establecer si el H2O2 estimula la expresión de Herp en células Hela.

-Determinar si Herp regula los niveles intracelulares de Ca2+ dependientes de H2O2 -Determinar si Herp regula el traspaso de Ca+2 del retículo endoplásmico a la mitocondria por modulación del IP3R, en células Hela expuestas a H2O2. -Establecer si Herp tiene un papel citoprotector frente al H2O2 por regulación del Ca2+ intracelular. Los resultados mostraron que Herp aumenta sus niveles frente a el tratamiento con H2O2 en forma rápida, antes de los 30 min post estimulo, por un mecanismo transcripcional y traduccional. Esta respuesta es importante para la sobrevida celular frente a agentes que producen estrés oxidativo. Las células que poseen bajos niveles de la proteína Herp son más sensibles a la muerte producida por H2O2 que las células controles. También las células con menores niveles de Herp presentaron cinéticas de Ca2+ intracelular y mitocondrial diferentes en respuesta al H2O2, comparado con los controles. Estos cambios se debieron a una desregulación en los niveles del IP3R dado que Herp reguló su degradación a través de la vía proteosomal. Nuestros resultados sugieren que Herp mantiene los niveles normales de IP3R, regulando así la entrada de Ca2+ a la mitocondria. De este modo, Herp evita la sobrecarga de Ca2+ mitocondrial, apertura del poro de transición mitocondrial y posterior apoptosis en respuesta a estímulos nocivos como el H2O2. Junto con lo anterior, nuestros estudios mostraron que Herp regula el metabolismo mitocondrial, lo cual tienen repercusiones en la proliferación celular y la sensibilidad de las células a antineoplásicos. Las células HeLa con bajos niveles de Herp mostraron un metabolismo mitocondrial aumentado por un mayor influjo de Ca2+ mitocondrial vía IP3R. Estas células basalmente presentaron mayores niveles del IP3R. Tanto células Hela como células U2OS con bajos niveles de la proteína Herp presentaron una mayor sensibilidad a la muerte frente a una batería de antineoplásicos, probablemente producto de los cambios metabólicos anteriormente mencionados. Estos resultados sugieren que la proteína Herp podría ser un posible blanco terapéutico contra el cáncer. En resumen, Herp regula los niveles del IP3R de forma basal en las células Hela, de esta manera mantiene la homeostasis del Ca2+ mitocondrial, regulando la apertura del poro de transición mitocondrial y la función mitocondrial. En ausencia de la proteína ocurre una desregulación en la homeostasis del Ca2+ intracelular y mitocondrial, lo que produce aumentos de la actividad mitocondrial y mayor sensibilidad de las células a agentes nocivos como el H2O2 y quimioterapéuticos

Herp is a resident membrane protein of the endoplasmic reticulum (ER) that regulates protein degradation via proteasome. This effect is primarily done by regulating the formation of the ER-associated protein degradation (ERAD) complex. In addition, Herp regulates intracellular Ca2+ levels and stimulates cytoprotection against ER stress. It is unknown whether Herp protects against oxidative stress and the molecular mechanisms involved in this action. Our working hypothesis was "Herp is a H2O2-inducible protein that regulates cell survival by modulating IP3 receptor degradation and transfer of Ca2+ into mitochondria". To test this, the following specific objectives were established: -To assess whether H2O2 stimulates Herp expression in Hela cells. -To determine if Herp regulates H2O2-dependent intracellular Ca2+ levels. -To evaluate whether Herp regulates Ca2+ transfer from the ER to mitochondria by modulating IP3R in Hela cells exposed to H2O2. -To assess if Herp has a cytoprotective role against H2O2 by regulating intracellular Ca2+ levels. The results showed that the Herp levels rapidly increase in response to exogenous H2O2 by a mechanism involving transcriptional and translational regulation. This response was important for cell survival against agents producing oxidative stress. Cells with low levels of protein Herp exposed to H2O2 were more sensitive to die than controls, showing a different intracellular and mitochondrial Ca2+ kinetics and desregulation of IP3 receptor levels. Our results suggest that Herp maintains normal levels of IP3R, thus regulating Ca2+ entry to the mitochondria. Thus Herp seems to prevent mitochondrial Ca2+ overload, mitochondrial transition pore opening and apoptosis in response to H2O2. HeLa cells with low mitochondrial metabolism Herp depicted increased mitochondrial Ca2+ influx via IP3 receptors. These cells had higher baseline levels of IP3R. Both Hela and U2OS cells with low Herp levels depicted a higher sensitivity to antineoplasic drugs due to the aforementioned metabolic changes. These results suggest that the Herp protein could be a potential therapeutic target for cancer. In summary, Herp regulates IP3 receptor basal levels in HeLa cells maintaining mitochondrial Ca2+ homeostasis and thereby regulating mitochondrial transition pore opening and cell survival