Regulation of the cochaperone BAG3 and chaperone-assisted selective autophagy by Hippo kinases
Final Report Abstract
Das Chaperon-regulierende Protein BAG3 ist ein essentieller Faktor für die Protein-Homöostase (Proteostase) in Säugerzellen. Unter mechanischem Stress vermittelt es die Entsorgung mechanisch beschädigter Zytoskelettproteine durch Chaperon-assistierte selektive Autophagie (CASA), sorgt aber ebenfalls für die Neubildung beschädigter Komponenten, in dem es regulierend auf Transkription und Translation einwirkt. So stimuliert BAG3 durch eine Interaktion mit Komponenten des Hippo-Signalwegs die Expression von Zytoskelettproteinen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde untersucht, ob das Hippo-Signalnetzwerk im Gegenzug auch an der Regulation von BAG3 und der BAG3-vermittelten Proteostase beteiligt ist. Dazu wurden Schlüsselkomponenten des Hippo-Signalnetzwerks mittels spezifizischer siRNAs in Glattmuskelzellen depletiert und die Auswirkungen auf das BAG3-System analysiert. Die durchgeführten Arbeiten zeigen, dass die zentralen Hippo-Kinasen STK3 und STK4 für die Durchführung der BAG3-vermittelten Autophagie essentiell sind. Das entspricht der beschriebenen Schlüsselrolle der Kinasen bei der Bildung autophagischer Membranen. Im Gegensatz dazu wurden die Hippo-Kinasen STK24 und STK38, die auf einem Stress-regulierten Seitenarm des Signalnetzwerkes operieren, als Inhibitoren von CASA identifiziert. Für STK38 konnte eine direkte und phosphorylierungsabhängige Bindung an BAG3 gezeigt werden, welche die Interaktion von BAG3 mit dem kleinen Hitzeschockprotein HSPB8 unterbricht und so CASA inhibiert. Die Befunde waren besonders interessant, da STK38 in zuvor veröffentlichten Arbeiten anderer Labore als stimulierender Faktor bei der Hunger-induzierten Autophagie und der Mitophagie identifiziert worden war. Unsere Daten belegen insofern eine Rolle von STK38 als zellulärem Schalter zwischen verschiedenen Autophagie-Wegen. Eine wechselseitige Regulation zwischen dem BAG3-Proteostase-System und dem Hippo-Signalnetzwerk wird deutlich, welche für die Zell- und Gewebeerhaltung essentiell ist.
Publications
- (2017). BAG3-mediated proteostasis at a glance. J. Cell Sci. 130, 2781-2788
Klimek, C., Kathage, B., Wördehoff, J., and Höhfeld J.
(See online at https://doi.org/10.1242/jcs.203679) - (2019). The Hippo network kinase STK38 contributes to protein homeostasis by inhibiting BAG3-mediated autophagy. Biochim. Biophys. Acta. Mol. Cell Res. 1866, 1556–1566
Klimek, C., Jahnke, R., Wördehoff, J., Kathage, B., Stadel, D., Behrends, C., Hergovich, A., and Höhfeld, J.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2019.07.007)
