Oleate : An Atypical Cellular Stress Inducer That Stalls Protein Secretion
Oléate : un inducteur atypique de stress cellulaire qui bloque la sécrétion protéique
Résumé
Distinct classes of fatty acids (FAs) (saturated or cis-/trans-unsaturated carbon chains) impact on cellular and organismal physiology in a different manner. Interestingly, these diverse categories have a profound (but different) effect on autophagy, the conserved intracellular degradation mechanism that maintains energy homeostasis and protects cells against stress. Oleate, the most abundant endogenous and dietary cis-unsaturated FA, has the atypical property to induce the redistribution of the LC3 protein (peculiar sign of autophagy) in a non-canonical fashion and preferentially to the Golgi apparatus. Intrigued by these observations, which might be related to the health-improving effects of cis-unsaturated FAs (and the notorious toxicity of trans-unsaturated and saturated FAs), we decided to explore the mechanisms causing the oleate-induced relocation of LC3 to the Golgi apparatus. To achieve this goal, a robotized RNA interference genome-wide screen led to the identification of multiple genes involved in the Golgi-related protein transport, as well as in the integrated stress response. Follow-up experiments revealed that oleate affected the subcellular morphology of the Golgi apparatus, correlating with a blockade of conventional (Golgi-dependent) protein secretion that caused secretory cargo to be stalled at the level of the trans-Golgi network. The inhibition of protein secretion was observed using several experimental systems, both in vitro and in vivo. Moreover, a systematic screen searching for other chemical entities that mimic the oleate-induced cellular effects led to the identification of several compounds belonging to rather different pharmacological classes. These “oleate mimetics” also shared with oleate the capacity to block conventional protein secretion, supporting the notion that this pathway of Golgi perturbation is indeed of pharmacological relevance. In conclusion, this research work shows that oleate represents a class of molecules that act on the Golgi apparatus to cause the recruitment of LC3 and to stall protein secretion.
Les diverses classes d’acides gras (chaines carbonées saturées ou cis-/trans- insaturées) influencent la physiologie au niveau de la cellule et de l’organisme de façon différente. Curieusement, ces catégories distinctes ont un effet important (mais différent) sur l’autophagie, le mécanisme intracellulaire de dégradation qui maintient l’homéostasie énergétique et protège les cellules contre le stress. L’oléate, l’acide gras cis-insaturé endogène et alimentaire le plus abondant, possède la propriété atypique d’induire une redistribution de la protéine LC3 (signe particulier d’autophagie) de manière non-canonique et préférentiellement dans l’appareil de Golgi. Puisqu’il a été montré que, d’une part, les acides gras cis-insaturés présentent des effets bénéfiques pour la santé et que, d’autre part, les acides gras trans-insaturés et saturés induisent des effets toxiques, nous avons décidé d’explorer les mécanismes à la base de la redistribution de LC3 au niveau de l’appareil de Golgi induite par l’oléate. Cette analyse pourrait nous éclairer sur l’origine des différents effets des acides gras sur la santé. Pour cela, un criblage robotisé du génome entier par ARNs interférents a permis d’identifier plusieurs gènes impliqués dans le transport des protéines lié à l’appareil de Golgi, et également dans la réponse intégrée au stress.Des expériences supplémentaires ont montré que l’oléate impacte la morphologie subcellulaire de l’appareil de Golgi, en corrélation avec le blocage de la sécrétion protéique conventionnelle (dépendante du Golgi) lorsque que la cargaison est bloquée au niveau du réseau trans-golgien. L’inhibition de la sécrétion protéique a été observée dans plusieurs systèmes expérimentaux, tant in vitro qu’in vivo. De plus, un criblage visant à rechercher des agents chimiques capables d’induire les mêmes effets cellulaires que l’oléate, a permis d’identifier plusieurs composés appartenant à diverses classes pharmacologiques. De la même manière que l’oléate ces composés induisent un blocage de la sécrétion protéique conventionnelle, renforçant l’idée que cette voie de perturbation du Golgi joue un rôle pharmacologique important. En conclusion, ces résultats montrent que l’oléate représente une classe de molécules agissant sur l’appareil de Golgi pour y induire l’agrégation de LC3, tout en bloquant en même temps la sécrétion protéique.
Origine : Version validée par le jury (STAR)