Estudio de los mecanismos moleculares que median el efecto protector del glutatión reducido en el mantenimiento de la proteostasis celular

Abstract

El mantenimiento de la proteostasis es crucial para la supervivencia de todos los organismos, ya que asegura la funcionalidad de las proteínas. Las células han desarrollado un sofisticado sistema de control de calidad que mantiene el correcto plegamiento de las proteínas, actuando sobre aquellas que pierden su conformación nativa, volviéndolas a plegar correctamente o degradándolas si fuera necesario. Sin embargo, los mecanismos de control de la proteostasis tienen una capacidad limitada, llegando a colapsar ante diferentes estreses y derivando en la acumulación de proteínas mal plegadas con tendencia a la agregación. En presencia de un estrés proteotóxico como resultado de la acumulación de agregados proteicos, el citosol y el retículo endoplasmático (RE) sufren un cambio en su estado redox, donde el citosol se vuelve más oxidado mientras que el RE cambia a un estado más reducido. En este trabajo hemos investigado cómo el estatus redox celular afecta a la agregación de proteínas. Hemos comprobado cómo la mutación por pérdida de función del gen gsr-1 que codifica la única glutatión reductasa (GSR-1) del nematodo C. elegans, potencia los fenotipos relacionados con la agregación de proteínas en modelos de enfermedades neurodegenerativas humanas, así como en modelos de agregación de proteínas endógenas del nematodo. Además, la mutación gsr-1 impide la translocación nuclear del factor de transcripción HLH-30/TFEB, inductor clave de la autofagia, provoca la acumulación e inactivación de la proteína p62/SQST- 1::GFP necesaria para el transporte de los substratos destinados a ser degradados al autofagosoma y, por tanto, altera el flujo autofágico. En su conjunto, estos datos sugieren que la glutatión reductasa podría estar jugando un papel clave en la eliminación de agregados protéicos mediante autofagia. De hecho, el bloqueo de la autofagia en animales gsr-1 que expresan proteínas con tendencia a la agregación conlleva fuertes fenotipos deletéreos, lo que indica que la pérdida de homeostasis redox en estos animales incrementa el estres proteotóxico debido a una mayor saturación de proteínas agregadas. El estudio de la posible regulación redox de HLH-30 a través de la única cisteína que posee en su secuencia, demuestra que este residuo es fundamental para la oligomerización de este factor de transcripción, y que es necesario para una respuesta adecuada frente a la infección por patógenos y para el desarrollo larvario de determinados mutantes. No obstante, éste único residuo de cisteína no es esencial para la translocación nuclear de HLH-30, ya que una variante endógena de HLH-30 con la cisteína mutada a un residuo de alanina sigue localizando en núcleo en condiciones de estrés.