Crosstalk between the Ubiquitin-Proteasome system (UPS) and chaperone-mediated autophagy : HIF-1 alpha as a model substrate

Abstract

HIF-1 (Hypoxia-Inducible Factor 1) é um factor de transcrição heterodimérico responsável pela regulação da resposta celular à hipoxia, além de estar envolvido em várias patologias, incluindo o cancro e doenças cardiovasculares. A subunidade lábil HIF-1α é predominantemente degradada por uma via dependente de O2. Em normoxia, o HIF-1α é hidroxilado e degradado pelo proteossoma, através da ligase de ubiquitina VHL (Von Hippel Lindau). Nesta tese é descrito um novo mecanismo molecular para a degradação do HIF-1α, independente da VHL e do proteossoma. Com base nos resultados obtidos, sugere-se que o HIF-1α é degradado por autofagia mediada por chaperones (AMC), uma nova via proteolítica selectiva, através da qual os substratos são endereçados para o lisossoma. Para além de contribuir para a compreensão dos mecanismos envolvidos na regulação desta proteína, este trabalho apresenta o HIF-1α como um substrato “dual-pathway”, que pode ser degradado por AMC ou no proteasoma. Deste modo, o HIF-1α poderá constituir um substrato modelo para o estudo dos mechanismos moleculares envolvidos na intercomunicação entre diferentes sistemas proteolíticos.

Hypoxia-Inducible Factor 1 (HIF-1) is a heterodimeric transcription factor that mediates cellular adaptive response to low O2. HIF-1 also plays a key role in several pathological conditions, including cancer and ischemic cardiovascular disease. The labile subunit HIF-1α is primarily regulated via O2-dependent proteolytic degradation. Under normoxia, HIF-1α is hydroxylated and subsequently targeted for proteasomal degradation by the ubiquitin ligase VHL (Von Hippel Lindau). The work presented in this thesis supports the existence of a new molecular mechanism for degradation of HIF-1α that is independent both on VHL and on the proteasome. The data, obtained from several cell culture systems, suggests that HIF-1α is degraded by chaperone-mediated autophagy (CMA), a new form of selective protein degradation that targets substrates to the lysosome. In addition to contributing to the clarification of the mechanisms mediating HIF-1α regulation, this work establishes HIF-1α as dual-pathway substrate, capable of undergo proteolysis by CMA or by the proteasome. Hence, HIF-1a is a potential model substrate in the investigation of the molecular basis of the crosstalk between proteolytic systems.