HIF and CHIPs : a new autophagic pathway for the degradation Hif-1a

Abstract

The transcription factor HIF-1 (Hypoxia Inducible Factor 1) is mostly regulated by the oxygen dependent proteasomal degradation of the labile subunit HIF-1α. In this study we show that HIF-1α is degraded in the lysosome and, more importantly, it is a new substrate for Chaperone-Mediated Autophagy (CMA). The KFERQ-like motive that has been identified in all CMA substrates is required to direct HIF-1α to the lysosomes and for the subsequent interaction with the CMA receptor LAMP2A. The chaperone Hsc70, that targets the substrates for CMA, also interacts with the KFERQ-like motive of HIF-1α. Moreover, we show that HIF-1α binds to and is translocated into intact CMA positive lysosomes, isolated from rat liver, competing with canonical CMA substrates. In addition we show, for the first time, that the cochaperone CHIP is required to direct HIF-1α for CMA. This new pathway for degradation of HIF-1α does not depend on the presence of oxygen and is activated in response to nutrient deprivation such that the levels of HIF-1α bound to CMA+ lysosomes significantly increase in starved animals and the binding of HIF-1α to LAMP2A clearly increases in response to nutrient deprivation. Excessive degradation of HIF-1α by CMA compromises cells ability to respond to and survive under hypoxia, suggesting that this pathway might be of pathophysiological importance in conditions that combine hypoxia with nutrient deprivation.

O factor de transcrição HIF-1 (Hypoxia Inducible Factor 1) é maioritariamente regulado pela degradação proteassomal da sua subunidade lábil, o HIF-1α, num mecanismo que depende de oxigénio. Neste estudo demonstramos que o HIF-1α também é degradado no lisossoma, através da Autofagia Mediada por Chaperones (AMC). O dominio KFERQ, identificado em todos os substratos da AMC, é necessário para o direccionamento do HIF-1α para o lisossoma, assim como para a sua interacção com o receptor da AMC, a LAMP2A. O chaperone Hsc70, responsável pela entrega de substratos à AMC, também interage com o domínio KFERQ do HIF-1α. Neste trabalho demonstramos ainda que o HIF-1α se localiza e é degradado em lisossomas isolados de fígado de rato positivos para a AMC, assim como compete com substratos canónicos desta via pelo acesso aos lisossomas. Por outro lado, neste trabalho demonstramos, pela primeira vez, que o co-chaperone CHIP é necessário para o direccionamento do HIF-1α para a AMC. Este novo mecanismo para a degradação do HIF-1α não depende da presença de oxigénio mas é activado pela deprivação de nutrientes. De facto, os níveis de HIF-1α presente nos lisossomas positivos para a AMC aumentam significativamente em animais em jejum. Ao mesmo tempo, a interacção entre o HIF-1α e a LAMP2A também aumenta em células submetidas a deprivação de nutrientes. A degradação excessiva de HIF-1α, induzida pela sobreactivação desta via, compromete a resposta adaptativa das células à hipóxia. Este facto sugere que esta via pode ter importância fisiopatológica em situações que combinem a hipóxia com a falta de nutrientes.