Cytoplasmic STAT3 represses autophagy by inhibiting PKR activity

Abstract

In a screen designed to identify novel inducers of autophagy, we discovered that STAT3 inhibitors potently stimulate the autophagic flux. Accordingly, genetic inhibition of STAT3 stimulated autophagy in vitro and in vivo, while overexpression of STAT3 variants, encompassing wild-type, nonphosphorylatable, and extranuclear STAT3, inhibited starvation-induced autophagy. The SH2 domain of STAT3 was found to interact with the catalytic domain of the eIF2α kinase 2 EIF2AK2, best known as protein kinase R (PKR). Pharmacological and genetic inhibition of STAT3 stimulated the activating phosphorylation of PKR and consequent eIF2α hyperphosphorylation. Moreover, PKR depletion inhibited autophagy as initiated by chemical STAT3 inhibitors or free fatty acids like palmitate. STAT3-targeting chemicals and palmitate caused the disruption of inhibitory STAT3-PKR interactions, followed by PKR-dependent eIF2α phosphorylation, which facilitates autophagy induction. These results unravel an unsuspected mechanism of autophagy control that involves STAT3 and PKR as interacting partners

En un estudio diseñado para identificar nuevos inductores de la autofagia, descubrimos que los inhibidores de STAT3 estimulan potentemente el flujo autofágico. En consecuencia, la inhibición genética de STAT3 estimuló la autofagia in vitro e in vivo, mientras que la sobreexpresión de variantes de STAT3, que abarcan STAT3 de tipo salvaje, no fosforilable y extranuclear, inhibió la autofagia inducida por inanición. Se descubrió que el dominio SH2 de STAT3 interacciona con el dominio catalítico de la eIF2α quinasa 2 EIF2AK2, más conocida como proteína quinasa R (PKR). La inhibición farmacológica y genética de STAT3 estimuló la fosforilación activadora de PKR y la consiguiente hiperfosforilación de eIF2α. Además, la depleción de PKR inhibió la autofagia iniciada por inhibidores químicos de STAT3 o ácidos grasos libres como el palmitato. Los productos químicos dirigidos a STAT3 y el palmitato provocaron la interrupción de las interacciones inhibidoras STAT3-PKR, seguida de la fosforilación de eIF2α dependiente de PKR, que facilita la inducción de la autofagia. Estos resultados desvelan un mecanismo insospechado de control de la autofagia que implica la interacción entre STAT3 y PKR.