La respuesta al estrés de retículo endoplásmico en Dictyostelium discoideum

• Autores: Eunice Alejandra Domínguez Martín
• Directores de la Tesis: Ricardo Escalante Hernández (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2018
• Idioma: español
• Número de páginas: 115
• Tribunal Calificador de la Tesis: Rosa Estela Navarro González (presid.), Lourdes Massieu Trigo (secret.), Susana Castro Obregón (voc.), Leandro Sastre Garzon (voc.), Francisco Portillo Pérez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología celular
    • Biología molecular
  • Ciencias médicas
    • Patología
      • Etress
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    El retículo endoplásmico (RE) es el compartimento celular en el cual se pliegan y modifican la mayor parte de las proteínas transmembranales y de secreción. Existe un programa adaptativo que permite mantener la homeostasis de este organelo, principalmente mediante la activación de la vía de respuesta a proteínas mal plegadas (UPR), la cual en animales, se constituye por tres rutas de señalización reguladas respectivamente por las proteínas ATF6 (Activating Transcription Factor 6), PERK (Protein Kinase RNA-like ER Kinase) e IRE1 (Inositol-Requiring Enzyme 1). Estas, comunican al núcleo la presencia de alteraciones en el RE y permiten así, que se incremente la capacidad de plegamiento de proteínas en el RE y activan los mecanismos celulares de degradación. Uno de estos es la autofagia, la cual es mediada por la formación de vesículas de doble membrana que entregan material celular al lisosoma.

    En este trabajo se definen por primera vez las rutas involucradas en mantener la homeostasis celular en respuesta al estrés de RE en Dictyostelium discoideum, una ameba social que se ha utilizado ampliamente para el estudio de la autofagia y de otras rutas de señalización, ya que ha evolucionado un ciclo de vida complejo, durante el cual amebas aisladas se agregan para desarrollar un organismo multicelular capaz de sobrevivir al ayuno.

    En este trabajo se encontró que la tunicamicina (TN) genera estrés de RE en D. discoideum y desencadena una reprogramación de la expresión génica, la cual permite aumentar la capacidad de plegamiento del RE y aliviar su carga de proteínas. Aproximadamente el 40% de esta respuesta transcripcional depende de IreA, el único ortólogo de IRE1 en D. discoideum. Además de esta ruta, se encontró que, para sobrevivir al estrés de RE, las amebas requieren de BzpD, un factor de transcripción transmembranal similar a ATF6.

    Los resultados aquí reportados, muestran que en D. discoideum, el estrés de RE induce una respuesta autofágica activada por una ruta independiente a la UPR, la cual resulta esencial para que las células puedan contender con este tipo de estrés. Sin embargo, durante el estrés de RE, se requiere de IreA para que exista un correcto ensamblaje de los autofagosomas en el RE. Proponemos que la incapacidad de las células que carecen de IreA para restaurar la homeostasis en el RE causa alteraciones estructurales severas en el RE, que generan un bloqueo en la formación de los autofagosomas

  • English

    The Unfolded Protein Response (UPR) is an adaptive pathway that restores homeostasis upon endoplasmic reticulum (ER) stress. ATF6 (Activating Transcription Factor 6), PERK (Protein Kinase RNA-like ER Kinase) and IRE1 (Inositol-Requiring Enzyme 1) are three transmembrane ER-resident proteins that in animals, can sense the folding environment at the ER and communicate the presence of ER-stress to the nucleus. This communication path modulates the protein folding capacity of the cell and activates degradative mechanisms, such as autophagy, a process that sequesters cytoplasmic material in double-membrane vesicles that will fuse and deliver its cargo to the lysosome.

    In this work, we present the first study on the pathways involved in maintaining cellular homeostasis upon ER-stress in Dictyostelium discoideum, a social amoeba which has evolved a complex life cycle that alternates between unicellular and multicellular phases to survive starvation. D. discoideum is recognized as a valuable biomedical model organism alternative to yeast, since it conserves traits that are present in animal cells but that were lost in fungi.

    Our data suggests that ER-stress response in D. discoideum relies in the combined activation of an UPR-dependent gene expression program and in autophagy. We found that tunicamycin (TN) induces effectively ER-stress in D. discoideum and that it elicits a transcriptional reprogramming to increase cellular protein folding capacity and to decrease the ER-protein load. IreA is the only D. discoideum IRE1 orthologue, it is essential for cell survival upon ER-stress and to attain about 40% of the TN-induced transcriptional changes. Moreover, we found that D. discoideum contains an ATF6-like transcription factor, BzpD, which is also required to cope with ER stress.

    The response of D. discoideum cells to ER stress relies in the combined activation of an UPR-dependent gene expression program and the autophagy pathway. Both processes are independently activated by ER-stress; however, autophagy requires IreA at a later stage for proper autophagosome formation. We propose that unresolved ER stress in cells lacking IreA causes severe structural alterations of the ER, which lead to a late-stage blockade of autophagosome assembly