SLC25A46 promotes mitochondrial fission and mediates resistance to lipotoxic stress in INS-1E insulin-secreting cells

Abstract

Glucose sensing in pancreatic β-cells depends on oxidative phosphorylation and mitochondria-derived signals that promote insulin secretion. Using mass spectrometry-based phosphoproteomics to search for downstream effectors of glucose-dependent signal transduction in INS-1E insulinoma cells, we identified the outer mitochondrial membrane protein SLC25A46. Under resting glucose concentrations, SLC25A46 was phosphorylated on a pair of threonine residues (T44/T45) and was dephosphorylated in response to glucose-induced Ca2+ signals. Overexpression of SLC25A46 in INS-1E cells caused complete mitochondrial fragmentation, resulting in a mild mitochondrial defect associated with lowered glucose-induced insulin secretion. In contrast, inactivation of the Slc25a46 gene resulted in dramatic mitochondrial hyperfusion, without affecting respiratory activity or insulin secretion. Consequently, SLC25A46 is not essential for metabolism-secretion coupling under normal nutrient conditions. Importantly, insulin-secreting cells lacking SLC25A46 had an exacerbated sensitivity to lipotoxic conditions, undergoing massive apoptosis when exposed to palmitate. Therefore, in addition to its role in mitochondrial dynamics, SLC25A46 plays a role in preventing mitochondria-induced apoptosis in INS-E cells exposed to nutrient stress. By protecting mitochondria, SLC25A46 might help to maintain β-cell mass essential for blood glucose control.

La detección de glucosa en las células β pancreáticas depende de la fosforilación oxidativa y de señales derivadas de las mitocondrias que promueven la secreción de insulina. Utilizando fosforoproteómica basada en espectrometría de masas para buscar los efectores a nivel de señalización dependiente de glucosa en células INS-1E de insulinoma, identificamos la proteína de la membrana mitocondrial externa SLC25A46. En concentraciones de glucosa en reposo, SLC25A46 estaba fosforilada en un par de residuos de treonina (T44/T45) y se desfosforilaba en respuesta a las señales de Ca2+ inducidas por la glucosa. La sobreexpresión de SLC25A46 en células INS-1E provocó una fragmentación mitocondrial completa, resultando en un defecto mitocondrial leve asociado con una disminución en la secreción de insulina inducida por glucosa. En contraste, la inactivación del gen Slc25a46 resultó en una hiperfusión mitocondrial dramática, sin afectar la actividad respiratoria ni la secreción de insulina. En consecuencia, SLC25A46 no es esencial para el acoplamiento metabolismo-secreción bajo condiciones normales de nutrientes. Es importante destacar que las células secretoras de insulina que carecen de SLC25A46 mostraron una sensibilidad exacerbada a condiciones lipotóxicas, experimentando una apoptosis masiva cuando se expusieron a palmitato. Por lo tanto, además de su papel en la dinámica mitocondrial, SLC25A46 juega un papel en la prevención de la apoptosis inducida por mitocondrias en células INS-1E expuestas a estrés nutricional. Al proteger las mitocondrias, SLC25A46 podría ayudar a mantener la masa de las células β, esencial para el control de la glucosa en sangre.