DMPK prevents ROS-induced cell death by assembling a HK II-Src complex on mitochondrial surface

DMPK is a serine/threonine protein kinase that was initially proposed to be the cause of the most frequent adult muscular dystrophy, myotonic dystrophy 1 (DM1). Recently, it has been shown that DMPK is not the primary determinant of the DM1, but its deletion causes late onset myopathy and cardiac abnormalities in knock-out mice. Evidence present in the literature suggests a mitochondrial localization of high MW DMPK isoforms in muscle and cardiac tissue. However, to date, there is not a single association of mitochondria-anchored isoforms with the respective function of the organelle in the affected tissues. Therefore, we have examined the role of mitochondria-anchored isoform A, either by stably expressing it in cells lacking endogenous protein, or by stably silencing the endogenous one. DMPK significantly decreased levels of mitochondrial superoxide and consequently increased cell survival in prolonged serum and glucose depletion, both in SAOS-2 and rhabdomyosarcoma cells. At the molecular level we have found DMPK to interact with HK II and Src, increasing the HK II association to mitochondria. Detachment of HK II from mitochondria abolished differences in superoxide levels, while a HK II inhibitor 5-TG protected cells from death by stabilizing HK II on the OMM and by decreasing mitochondrial ROS in the absence of DMPK. Src activity was also important for HK II maintenance on OMM since its inhibition sensitized only DMPK-expressing cells to detachment of HK II. These data attribute an antiapoptotic role to DMPK due to an unprecedented link to HK II and its protective effect against mitochondrial ROS.

DMPK è la serina/treonina protein kinasi, la quale è stata inizialmente proposta come la causa della più frequente distrofia muscolare negli adulti, la distrofia miotonica del tipo 1 (DM1). Recentemente si è visto che la DMPK non è la causa principale della DM1, ma la sua delezione causa miopatia ad insorgenza tardiva e anomalie cardiache nei topi knock-out. I dati presenti in letteratura attribuiscono la localizzazione mitocondriale alle isoforme ad alto peso molecolare nel muscolo e nel tessuto cardiaco. Comunque, finora non vi sono stati studi volti ad associare il ruolo delle isoforme mitocondriali della DMPK alla funzione dell’organulo nei tessuti in questione. Perciò, abbiamo deciso di esaminare il ruolo dall’isoforma A associata ai mitocondri, sia esprimendola stabilmente nelle cellule prive della DMPK endogena, sia silenziando stabilmente quella endogena. DMPK ha significativamente diminuito i livelli del superossido mitocondriale e, di conseguenza, ha aumentato la sopravvivenza delle cellule SAOS-2 e rabdomiosarcoma in deplezione di siero e glucosio. A livello molecolare, abbiamo trovato che la DMPK interagisce con HK II e Src aumentando l’associazione dell’HK II ai mitocondri. Il distacco dell’HK II dai mitocondri ha cancellato le differenze nei livelli di superossido, mentre l’inibitore dell’HK II 5-TG ha protetto le cellule dalla morte stabilizzando l’HK II sulla membrana mitocondriale esterna e diminuendo i livelli di ROS mitocondriali in assenza della DMPK. Src aveva la funzione di mantenere HK II sulla membrana mitocondriale esterna, in quanto la sua inibizione ha sensibilizzato le cellule al distacco dell’HK II solo se esprimevano la DMPK. Questo studio attribuisce un ruolo anti-apoptotico alla DMPK grazie all’interazione con HK II e la sua funzione protettiva contro i ROS di origine mitocondriale.