Caracterización funcional de la molécula proapoptótica Bak en el retículo endoplasmático

Resumen

Bak y Bax son miembros proapoptóticos de la familia Bcl-2 que presentan una alta redundancia funcional. Ambos homólogos constituyen un punto de control crítico en la vía mitocondrial de apoptosis y están localizados tanto en la mitocondria como en el retículo endoplasmático (RE). Mientras que ya se ha establecido que Bak y Bax mitocondriales son suficientes para la inducción de apoptosis por proteínas BH3-only, todavía se desconoce en gran medida el papel de los homólogos reticulares, aunque parecen controlar la apoptosis a través de la regulación de los niveles de calcio. Mediante diferentes ensayos de sobreexpresión hemos determinado dos nuevas actividades de Bak reticular. Por un lado, Bak tiene la capacidad de modular la estructura del RE. La coexpresión de Bak con Bclxl provoca la vacuolización y dilatación acusada de las cisternas reticulares. Un mutante de Bak carente del dominio BH3 es suficiente para inducir este fenotipo, y una versión reticular de Bak?BH3 retiene esta actividad. La expresión de activadores como Bim o tBid en condiciones similares recapitula la dilatación reticular y la vacuolización cuando los receptores de calcio de tipo rianodina están inhibidos. Experimentos con células fibroblásticas embrionarias murinas (MEF) deficientes en Bak y Bax muestran que Bak endógeno media este efecto, mientras que Bax es mayoritariamente irrelevante. Estos resultados, por tanto, constituyen un ejemplo de divergencia funcional entre los dos homólogos multidominio. Por otro lado, hemos demostrado que células MEF que expresan exclusivamente Bak reticular en ausencia de Bax endógeno movilizan citocromo c e inducen apoptosis en respuesta a los efectores BimEL y Puma. De forma sorprendente, calcio es necesario pero no suficiente para mediar la vía de señalización, a pesar de niveles normales de calcio reticular. Nuestros resultados indican que el calcio funciona en coordinación con la maquinaria celular a situaciones del estrés reticular IRE1a/TRAF2 para transmitir señales apoptóticas desde el RE a la mitocondria. Estos datos revelan que moléculas BH3-only requieren Bak reticular para activar una vía de señalización RE-mitocondria capaz de inducir la movilización del citocromo c y apoptosis de forma independiente de la maquinaría mitocondrial canónica dependiente de Bak y Bax en este orgánulo, lo que añade un nuevo nivel de complejidad a la regulación apoptótica.