Um interruptor de autofagia degradativa para secretora medeia a depuração das mitocôndrias na ausência do mATG8

Nature Communications volume 13, Número do artigo: 3720 (2022) Citar este artigo

9449 Acessos

16 Citações

17 Altmétrica

Detalhes das métricas

A mitofagia mediada por PINK1-Parkin, uma forma seletiva de autofagia, representa um dos mecanismos mais importantes no controle de qualidade mitocondrial (MQC) por meio da eliminação de mitocôndrias danificadas. Embora seja bem conhecido que a conjugação de ATG8s de mamíferos (mATG8s) a fosfatidiletanolamina (PE) é um passo chave na autofagia, seu papel na mitofagia permanece controverso. Neste estudo, esclarecemos o papel do sistema de conjugação mATG8 na mitofagia, gerando nocautes da maquinaria de conjugação mATG8. Inesperadamente, mostramos que as mitocôndrias ainda podem ser eliminadas na ausência do sistema de conjugação mATG8, em um processo independente da degradação lisossômica. Em vez disso, as mitocôndrias são eliminadas via liberação extracelular por meio de uma via de autofagia secretora, em um processo que definimos como Secreção Autofágica de Mitocôndrias (ASM). Funcionalmente, o aumento de ASM promove a ativação da via imune inata cGAS-STING nas células receptoras. No geral, este estudo revela ASM como um mecanismo em MQC quando a maquinaria celular de conjugação de mATG8 é disfuncional e destaca o papel crítico da lipidação de mATG8 na supressão de respostas inflamatórias.

O controle de qualidade mitocondrial (MQC) é extremamente importante para manter a homeostase mitocondrial e as funções fisiológicas normais da célula. Em células de mamíferos, o MQC é obtido principalmente via (i) ubiquitinação e degradação proteassômica de proteínas mitocondriais, (ii) autofagia e (iii) vesículas derivadas de mitocondrial (MDVs)1. Entre eles, a degradação seletiva das mitocôndrias por meio da via autofagossomo-lisossoma (denominada mitofagia) é provavelmente a via mais importante para a remoção de mitocôndrias danificadas ou disfuncionais2,3. Múltiplos mecanismos têm sido estabelecidos no controle da mitofagia e, dentre eles, a mitofagia mediada por PTEN-induzida quinase 1 (PINK1) e a ubiquitina E3 ligase Parkin é provavelmente o mais bem estudado4,5,6. Durante a mitofagia mediada por PINK1-Parkin, PINK1 é estabilizado e ativado na membrana mitocondrial externa (OMM) após a despolarização da membrana mitocondrial7,8. Posteriormente, PINK1 tem como alvo a ubiquitina (Ub) e Parkin para fosforilação e, juntamente com Parkin, estabelece um loop de alimentação, resultando no acúmulo mitocondrial de Parkin e revestimento de mitocôndrias danificadas com cadeias de fosfo-Ub (S65)9,10,11,12 . As cadeias p-Ub então servem para recrutar receptores de autofagia como OPTN e NDP52 para mitocôndrias danificadas12,13,14, que subsequentemente medeiam a formação do autofagossomo ao redor das mitocôndrias danificadas por meio do envolvimento da maquinaria de autofagia15,16,17.

A maquinaria da autofagia compreende proteínas relacionadas à autofagia (ATG) que são classificadas em alguns grupos funcionais. No estágio de iniciação, o complexo ULK1 quinase (composto por ULK1, FIP200, ATG13 e ATG101) é ativado no local do fagóforo15,18,19,20. O ATG9A também é recrutado para dar suporte à expansão do fagóforo16,19. Posteriormente, o complexo 1 da quinase lipídica PI3K classe III (PI3KC3-C1; compreendendo VPS34, VPS15, BECN1, ATG14) é recrutado e ativado para gerar PtdIns(3)P (fosfatidilinositol 3-fosfato) nas membranas autofagossomas nascentes21,22,23 ,24, que servem para recrutar efetores PtdIns(3)P a jusante, como WIPI2 e DFCP123,24. A jusante disso, a conjugação de ATG8s de mamíferos (mATG8s) com fosfatidiletanolamina (PE) em membranas autofagossômicas representa uma característica fundamental na autofagia. Nas células de mamíferos, a família mATG8 consiste em seis ortólogos, incluindo as subfamílias LC3 (LC3A, LC3B e LC3C) e GABARAP (GABARAP, GABARAPL1 e GABARAPL2). A lipidação de mATG8s depende dos seguintes dois sistemas de conjugação semelhantes a Ub25,26,27. No sistema ATG12, o ATG12 é ativado pelo ATG7 tipo E1 antes de ser transferido para o ATG10 tipo E2, seguido por sua conjugação covalente com ATG5. O conjugado ATG12–ATG5 então interage com ATG16L1 para formar o complexo ATG12–ATG5-ATG16L128,29. No sistema ATG8, os precursores ATG8 são primeiro clivados por ATG4B no citosol30,31 e, finalmente, conjugados a PE pela ação coordenada de ATG7 (E1), ATG3 (E2) e do complexo ATG12–ATG5-ATG16L1 (E3).