The apoptotic function of Apoptosis-inducing factor (AIF) is well documented in theliterature, but its physiological role in the mitochondrion is less certain. Using a smallinterfering RNA (siRNA) strategy, we studied whether modulation of AIF expression incultured cells influenced the production of reactive oxygen species (ROS). We foundthat siAIF-transfected cells had reduced AIF protein levels and this was paralleled by asignificant increase in ROS. We tested the generality of this response by using twodifferent human cell lines, the hepatoma cell line Hep3B and cervix carcinoma lineHeLa, and also by employing a mouse ES AIF-KO cell line. The increased ROS weremitochondrial in origin as a similar silencing strategy in cells devoid of a functioningmitochondrial electron transport chain (ETC) did not result in a ROS-increase. Theaugmented ROS levels were sufficient to activate Hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α),a ROS-sensitive transcription factor, and this effect could be reversed usingantioxidants, both the broad-range general antioxidant (N-acetyl cysteine) and aspecific mitochondrial-targeted antioxidant (MitoQ), proving the implication of ROS inthe HIF-1α stabilization. We also studied another two redox-sensitive transcriptionfactor and thus observed up-regulation in the expression of Nuclear factor (erythroidderived2)-like 2 (Nrf2), however without major changes in Nuclear factor-kappa B(NF-κB) levels. Examination of the cellular oxygen consumption rate revealed that AIFdepletedcells had a major impairment of respiration, at Complex I in the ETC. Westernblot analysis also showed a loss of Complex I 39 and 20 kDa subunits. Studies usingthe antioxidants mentioned above, revealed that the respiratory competence could beregained in AIF-silenced cells. However, neither of the antioxidant treatments we usedcould recover Complex I assembly. Studies of the energetic state of siAIF cells showedthat despite a 30% decrease in the overall intact cell respiration, these cells maintainnormal basal levels of ATP, presumably due to a higher glycolytic capacity and a lowerproliferation rate. Moreover, we analyzed the expression of another redox-activeprotein, thioredoxin, by Western blot and found that the mitochondrial isoform, Trx2,was significantly decreased when AIF was silenced. Preliminary co-immunoprecipitationanalyses and proteomic studies failed to show any direct correlation between AIF andTrx2 at the protein level.Our results lead us to the conclusion that the defect in respiration in siAIF cells isdownstream of Complex I protein loss and is presumably due to ROS-mediateddamage to the ETC. This suggests an integral mitochondrial function of AIF, as a redoxmodifier and chaperone-like molecule, necessary for Complex I assembly. Additionalstudies are required to define the detailed mechanism of the AIF enzymatic activity inthe mitochondrion and to establish its binding partners. / La función proapoptótica del Factor Inductor de Apoptosis (AIF) está biendocumentada, sin embargo su papel fisiológico en la mitocondria es menos conocido.Empleando la metodología de interferencia por ARN, estudiamos si la modulación de laexpresión proteica de AIF en cultivo celular modifica la producción celular de especiesreactivas de oxígeno (ROS). Observamos que el silenciamiento de AIF estaba seguidopor un incremento significativo en los niveles de las ROS. Estas ROS fueronmitocondriales de origen, puesto que el silenciamiento de AIF en células que carecende la cadena de transporte electrónico funcional (ETC) en la mitocondria no llevó a unincremento de ROS. Este incremento fue suficiente para activar el Factor inducible porhipoxia (HIF-1α), efecto que se puede revertir usando los antioxidantes, N-AcetilCisteina y MitoQ, demostrando así la implicación de los ROS en la estabilización deHIF1-α. Los análisis del consumo de oxigeno celular mostraron que las células de AIFsilenciado sufren una disminución en la respiración celular, al nivel del Complejo I de laETC, acompañada por una disminución significativa en la expresión de sus subunidades39 y la 20kDa. Tratamientos con los antioxidantes previamente nombrados mostraronque la tasa de respiración se puede recuperar, no siendo así con la expresión delComplejo I de la ETC. Estudios del estado energético de las células siAIF mostraronque a pesar de la disminución de 30% en la tasa de la respiración celular, estas célulasmantienen niveles normales de ATP, como resultado de un incremento en la capacidadglucolítica y una reducción en la tasa de proliferación. Posteriormente, analizamos laexpresión de la proteína tioredoxina y observamos una disminución significativa en laisoforma mitocondrial, la tioredoxina 2 (Trx2), aunque los análisis preliminares de coinmunoprecipitacióny proteómica no mostraron la existencia de una correlacióndirecta entre las proteínas AIF y Trx2.Concluyendo, nuestros resultados sugieren que el defecto de la respiración celular esposterior al defecto en el Complejo I, probablemente como consecuencia al daño de laETC por ROS. Esta observación apunta a un papel integrador de AIF en la mitocondria,como modulador del estatus redox y necesario para el ensamblaje del Complejo I.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UV/oai:www.tdx.cat:10803/9775 |
| Date | 12 March 2008 |
| Creators | Apostolova, Nadezda |
| Contributors | Esplugues Mota, Juan Vicente, James McCreath, Kenneth, Cervera Zamora, Ana Mª, Universitat de València. Departament de Farmacologia |
| Publisher | Universitat de València |
| Source Sets | Universitat de València |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
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