HIF & CHIPs: a new autophagic pathway fot the degradation HIF-1α

Abstract

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 canonicos 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 fisiopatologica em situações que combinem a hypoxia com a falta de nutrientes.

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 co-chaperone 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.