MAGED2 is essential for Gαs and cAMP/PKA signaling under hypoxia, which promotes induction of HIF-1α and inhibits stress-induced autophagy

Das transiente Bartter-Syndrom (tBS) ist die schwerste Form des renalen Salzverlustes, der sich bei den betroffenen Föten durch massives Polyhydramnion, Frühgeburtlichkeit und eine erhöhte perinatale Sterblichkeit bemerkbar macht. Bemerkenswert ist, dass sich alle Symptome spontan zurückbilden. tBS wird durch Mutationen in MAGED2 verursacht, das für das Melanom-assoziierte Antigen D2 kodiert. Angesichts der Interaktion zwischen Gαs und MAGED2 und der Rolle von Gαs bei der Aktivierung der membrangebundenen Adenylatzyklase, die anschließend cAMP erzeugt und die renale Salzrückresorption über Proteinkinase A (PKA)-abhängige Phosphorylierung von Salztransportern fördert, wurde die Rolle von MAGED2 für die Funktion von Gαs untersucht. Da die spontane Erholung mit dem entwicklungsbedingten Anstieg der Sauerstoffversorgung der Nieren einhergeht, wurden diese Studien unter normoxischen und hypoxischen Bedingungen durchgeführt. Im Gegensatz zu Normoxie verursachte physikalische und chemische Hypoxie bei Knockdown von MAGED2 in Nieren- und Krebszelllinien eine Internalisierung von Gαs, die mit einer signifikanten Verringerung der cAMP-Bildung und der PKA-Aktivität einherging. Die Internalisierung von Gαs erforderte Dynamin und war durch erneute Sauerstoffzufuhr vollständig reversibel. Die Endozytose von Gαs erforderte die Ubiquitinierung durch die Ubiquitin-E3-Ligase MDM2, wie durch die Aufhebung der Wirkung der MAGED2-Depletion auf die Endozytose von Gαs 1) durch Mutation kritischer Lysinreste (Ubiquitin-Rezeptorstellen) von Gαs, 2) MDM2-Inhibitoren und 3) MDM2-Depletion gezeigt wurde. Daher ist MAGED2 unter Hypoxie entscheidend für die Regulierung der Gαs-Endozytose, indem es seine MDM2-abhängige Ubiquitinierung blockiert. Die gestörte HIF-1α-Induktion bei Abwesenheit von MAGED2 konnte durch Forskolin, das downstream von Gαs wirkt, wiederhergestellt werden, was die wesentliche Rolle von MAGED2 für die Funktion von Gαs unter hypoxischen Bedingungen unterstreicht. Ferner erhöhte Forskolin die Expression von MAGED2 auf mRNA- und Protein-Ebene. Interessanterweise reguliert PKA Typ II spezifisch die Expression von HIF-1α, und letzteres erhöht unter Hypoxie wechselseitig die PKA-Aktivität und fördert die MAGED2-Expression. Schließlich wurde gezeigt, dass MAGED2 auch unter einer Reihe von Stressbedingungen erforderlich ist, um Autophagie zu hemmen. Die Induktion der Autophagie durch Gαs-Knockdown und ihre Umkehrung durch Forskolin zeigen die hemmende Rolle des von MAGED2 gesteuerten cAMP/ PKA-Signalwegs. Analog zur kontextabhängigen Funktion von MAGED2 in Bezug auf die Endozytose von Gαs nur unter Hypoxie zeigt sich auch in Bezug auf die Autophagie, dass MAGED2 nur unter Stressbedingungen benötigt wird, im Gegensatz zu den bisher bekannten Mitgliedern der MAGE-Familie MAGEA3/A6, deren Verlust bereits in ungestressten Zellen Autophagie induziert. Da die Induktion der Autophagie auch durch Hypoxie und Depletition von Gαs induziert und durch den cAMP/ PKA-Aktivator Forskolin gehemmt wird, könnte die kontextabhängige Regulation von Gαs durch MAGED2 der zugrunde liegender molekularer Schalter sein, der nur unter Stressbedingungen aktiviert wird.