Regulation of mitochondrial function and cellular energy metabolism by protein kinase C-λ/ι: a novel mode of balancing pluripotency.
Regulation of mitochondrial function and cellular energy metabolism by protein kinase C-λ/ι: a novel mode of balancing pluripotency.
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DOI：
10.1002/stem.1817
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发表时间：
2014-11
期刊：
影响因子：
5.2
通讯作者：
Paul, Soumen
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mahato, Biraj;Home, Pratik;Rajendran, Ganeshkumar;Paul, Arindam;Saha, Biswarup;Ganguly, Avishek;Ray, Soma;Roy, Nairita;Swerdlow, Russell H.;Paul, Soumen
多能干细胞（PSCs）含有功能不成熟的线粒体，其能量需求依赖于高速率的糖酵解。因此，线粒体功能的改变和有氧糖酵解的促进是维持和诱导多能性的关键。然而，在自我更新和分化的PSC群体中，调节线粒体功能和重编程代谢偏好的信号机制尚不清楚。在这里，我们使用小鼠胚胎干细胞（ESCs）作为模型系统，证明了非典型蛋白激酶C异构体PKCλ/ iota （PKCλ/ι）是ESCs中线粒体功能的关键调节因子。胚胎干细胞中PKCλ/ι的缺失维持了其多能状态，这一点从种系后代中可以明显看出。有趣的是，在分化条件下，ESCs中PKCλ/ι的缺失会导致线粒体成熟、组织和代谢向糖酵解的转变受损。我们的机制分析表明，PKCλ/ι-HIF1α-PGC1α轴调节线粒体呼吸并平衡ESCs的多能性。我们提出PKCλ/ι可能是干细胞和其他细胞环境中线粒体功能和能量代谢的关键调节因子。
Pluripotent stem cells (PSCs) contain functionally immature mitochondria and rely upon high rates of glycolysis for their energy requirements. Thus, altered mitochondrial function and promotion of aerobic glycolysis is key to maintain and induce pluripotency. However, signaling mechanisms that regulate mitochondrial function and reprogram metabolic preferences in self-renewing vs. differentiated PSC populations are poorly understood. Here, using murine embryonic stem cells (ESCs) as a model system, we demonstrate that atypical protein kinase C isoform, PKC lambda/iota (PKCλ/ι), is a key regulator of mitochondrial function in ESCs. Depletion of PKCλ/ι in ESCs maintains their pluripotent state as evident from germline offsprings. Interestingly, loss of PKCλ/ι in ESCs leads to impairment in mitochondrial maturation, organization and a metabolic shift toward glycolysis under differentiating condition. Our mechanistic analyses indicate that a PKCλ/ι-HIF1α-PGC1α axis regulates mitochondrial respiration and balances pluripotency in ESCs. We propose that PKCλ/ι could be a crucial regulator of mitochondrial function and energy metabolism in stem cells and other cellular contexts.
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