Descifrando las actividades autofágicas no canónicas de ATG16L1 y su relación con la proteina transmembrana TMEM59

Resumen

La autofagia es una conjunto de procesos catabólicos encargados de la degradación y reciclaje de material celular, como orgánulos dañados, agregados proteicos o entidades provenientes del exterior celular como microorganismos. Existen tres tipos principales de autofagia según la modalidad por la que el cargo a degradar es secuestrado: macroautofagia, microautofagia y autofagia mediada por chaperonas (CMA de sus siglas en inglés Chaperone Mediated Autophagy). En esta tesis doctoral nos centraremos en el proceso de macroautofagia (entendido como autofagia en este estudio). La autofagia puede ser no específica (lo que en inglés se denomina bulk autophagy) o específica (autofagia selectiva). El termino autofagia selectiva implica el reclutamiento de maquinaria específica del cargo a degradar. Así los procesos de autofagia selectiva son: mitofagia, pexofagia, agrefagia, lipofagia, nucleofagia, lisofagia, reticulofagia o xenofagia. La desregulación de los distintos procesos autofágicos conduce a la aparición de enfermedades neurodegenerativas, cáncer o enfermedad inflamatoria intestinal entre otras. En el contexto de la enfermedad inflamatoria intestinal, parece ser que la proteína autofágica ATG16L1 podría jugar un papel fundamental. En concreto, una región que se encuentra en el dominio C-terminal de ATG16L1, presente solo en eucariotas: el dominio WD. Este nuevo dominio se ha visto involucrado en funciones autofágicas no convencionales (lo que denominaremos a partir de ahora como autofagia no canónica), un tipo de autofagia cuya finalidad no es meramente degradativa y que parece tener un papel particularmente relevante en la homeostasis intestinal y en la defensa contra la infección bacteriana. Estudios previos en el laboratorio mostraron una interacción entre el dominio WD de ATG16L1 y la proteína transmembrana TMEM59, a través de la cual TMEM59 produce una respuesta autofágica del tipo no canónico en la que se marcan con LC3 los endosomas de membrana sencilla en los que se encuentra. El motivo aminoacídico interactor de ATG16L1 presente en TMEM59 (denominado motivo pro-autofágico en esta tesis) se sometió previamente a un estudio de mutagénesis exhaustiva con el fin de mejorarlo para incrementar su utilidad en la identificación de otras proteínas que lo contengan y sean por tanto posibles interactores del dominio WD. Así fue identificada una colección de receptores de interleuquinas que fueron analizados en el Capítulo 1 de Resultados de esta tesis doctoral. Estudios previos indican que TMEM59 juega un papel en xenofagia en respuesta frente a infecciones por S. aureus. En el Capítulo 2 y en el Capítulo 3 de Resultados se estudió su función xenofágica frente a otra bacteria gram positiva: Streptococcus pyogenes, así como los mecanismos moleculares a través de los cuales induce su actividad autofágica y funciones xenofágicas.