Papel del citoesqueleto de actina en la regulación de la H+-ATPasa vacuolar de complejo de Golgi

Abstract

La vía secretora se caracteriza por la acidificación progresiva de sus orgánulos, este gradiente es crucial para funciones tales como la modificación postraduccional de proteínas o el trafico de membranas. El principal responsable de generar y mantener este gradiente es la H+-ATPasa vacuolar (V-ATPase), que transporta protones desde el citosol hacía el interior del Golgi. Esta bomba está compuesta de dos dominios, el dominio V1 y el V0, a su vez ambos están formados por varias subunidades. Se ha descrito que las subunidades B y C del dominio V1 contienen dominios de unión a actina. Existen significantes similitudes entre los efectos subcelulares producidos por la despolimerización de actina y la inhibición farmacológica de la V-ATPasa: Alteración de transporte vesicular Golgi-Retículo endolplasmatico y Golgi-membrana plasmática, alcalinización del complejo de Golgi, dilatación de las cisternas de Golgi. Teniendo en cuenta que dos subunidades de la V-ATPasa tienen la capacidad de unirse a los microfilamentos de actina, nosotros hipotetizamos que estos podrían participar en la homeostasis del pH de Golgi a través de la regulación de la V-ATPasa, particularmente la actina podría estar manteniendo la asociación de los dominios V1 y V0. Generamos un constructo de la subunidad B conjugado con GFP (B2-GFP) que se incorporaba en el dominio V1. Observamos que este constructo se localizaba en los compartimentos distales del complejo de Golgi y que translocaba al citosol al despolimerizar la actina. Diferentes ensayos bioquímicos nos sirvieron para confirmar que la despolimerización de actina inducía la disociación de los dominios V1 y V0 de la V-ATPasa. Además, detectamos interacción entre la actina y las subunidades B y C. Finalmente, está descrito que la V-ATPasa se localiza en los dominios ricos en colesterol de la membrana plasmática y que el citoesqueleto de actina juega un papel importante en la organización de estos dominios, lo que observamos fue que la desorganización de los dominios ricos en colesterol inducía una subida del pH de Golgi. Con todo, concluimos que la actina regula el pH de Golgi a través del mantenimiento de la asociación de los dos dominios de la ATPasa gracias a su unión a las subunidades B y C además de su papel en el mantenimiento de los dominios ricos en colesterol.

We previously reported that agents that depolymerize actin filaments promote the alkalization of the Golgi stack and the trans-Golgi network. Vacuolar-type H-translocating ATPase (V-ATPase) is responsible of proton translocation and acidification of Golgi lumen. V-ATPase is a multisubunit complex composed of two domains (V1 and V0). Moreover, two subunits of V1 domain contain actin binding sides, subunit B and C. In this work we hypothesize that actin filaments could have a role in the maintaining of V1 and V0 domain association. We have generated a GFPtagged subunit B2 construct that is incorporated into the V1 domain, this construct localizes at distal Golgi compartments and translocate to cytosol upon actin depolymerization. Several biochemical assays confirmed that microfilaments distruption induces dissociation of V1-V0 domains. Moreover, we detected interaction between subunits B-C and actin filaments. Finally, V-ATPase is localized in lipid raft domains of plasma membrane and actin filaments participate in organization of these domains. We observed that lipid raft disorganization promotes an increase of intra-Golgi pH. Overall, we conclude that actin regulates the Golgi pH homeostasis maintaining the coupling of V1-V0 domains of V-ATPase through the binding of microfilaments to subunits B and C and preserving the integrity of lipid raft.