Abstract Collagen is one the most abundant proteins and the main cargo of the secretory pathway, contributing to hepatic fibrosis and cirrhosis due to excessive deposition of extracellular matrix. Here we investigated the possible contribution of the unfolded protein response, the main adaptive pathway that monitors and adjusts the protein production capacity at the endoplasmic reticulum, to collagen biogenesis and liver disease. Genetic ablation of the ER stress sensor IRE1 reduced liver damage and diminished collagen deposition in models of liver fibrosis triggered by carbon tetrachloride (CCl 4 ) administration or by high fat diet. Proteomic and transcriptomic profiling identified the prolyl 4-hydroxylase (P4HB, also known as PDIA1), which is known to be critical for collagen maturation, as a major IRE1-induced gene. Cell culture studies demonstrated that IRE1 deficiency results in collagen retention at the ER and altered secretion, a phenotype rescued by P4HB overexpression. Taken together, our results collectively establish a role of the IRE1/P4HB axis in the regulation of collagen production and its significance in the pathogenesis of various disease states.

The mitochondrial fission machinery, comprising a dynamin-related GTPase, DRP-1, is crucial for the regulation of mitochondrial membrane dynamics. Recent reports suggest that the tubular architecture of the endoplasmic reticulum (ER) marks the constriction sites on the mitochondria to facilitate DRP-1-mediated mitochondrial fission. However, the role of several ER shaping proteins that maintain the elaborate network of tubes and sheets in mitochondrial constriction and fission is not yet known. In this report, we demonstrate that modulation of the expression levels of key ER shaping proteins, namely Reticulon1 (RTN-1), Reticulon 4 (RTN-4), Lunapark-1 (LNP-1) and CLIMP-63, markedly decreased the extent of mitochondrial fission mediated by BH3 mimetics, despite no detectable changes in DRP-1 recruitment to the mitochondria. Furthermore, modulation of ER shaping proteins significantly decreased other hallmarks of apoptosis, such as mitochondrial outer membrane permeabilization, caspase activation and phosphatidylserine externalization, and functioned independently of mitochondrial cristae remodeling, thus demonstrating a requirement of ER shaping proteins and ER structural integrity for the efficient execution of the instrinsic apoptotic pathway.

Abstract Adaptation to endoplasmic reticulum (ER) stress depends on the activation of the unfolded protein response (UPR) stress sensor inositol-requiring enzyme 1 alpha (IRE1). IRE1 is a central ER stress sensors, that signals through the activation of its RNase domain to catalyze the splicing the mRNA encoding the transcription factor X-box binding protein 1 (XBP1), resulting on the expression of a stable and active transcription factor termed XBP1s. The kinetics and amplitude of IRE1 signaling are regulated by different posttranslational modifications and the physical interaction of different factors. Early studies demonstrated that the expression of the proapoptotic proteins BAX and BAX enhance UPR signaling. However, the possible effects on the RNase activity were not defined. Here we provide preliminary evidence indicating that BAX and BAK deficiency increases the in 10 folds the threshold of ER stress to induce XBP1 mRNA splicing, and the upregulation of its target genes. In addition, the degradation of RIDD substrates was strongly reduced in BAX and BAK null cells. BAX and BAK double deficiency also attenuated the levels of IRE1 phosphorylation under mild ER stress. These results reinforce previous findings indicating that proapoptotic BAX and BAK have alternative functions at the ER regulating the UPR.