Identificación de redes de proteínas en deleciones genéticas asociadas al autismo Dominio

De acuerdo con un estudio publicado el mes pasado en Psiquiatría Molecular. La red de proteínas alterada parece impedir que las neuronas eliminen las proteínas viejas y deformar el precursor del axón, que regula la excitabilidad.

«En el campo de la neurociencia, sentimos que había margen para adoptar el enfoque de usar proteínas específicas del tipo de célula para tratar de comprender la fisiopatología de la enfermedad de la CNV», dice el investigador principal. Karun Singh, científico principal del Instituto de Investigación Krembil en Toronto, Canadá. «Pudimos descubrir una serie de cosas que realmente no se sabían específicamente sobre CNV».

«Es un estudio muy bueno y muy completo», dice ella. cristian schaffprofesor de genética humana en el Hospital Universitario de Heidelberg en Alemania que no participó en el trabajo pero que recientemente recibió una subvención en colaboración con Singh y otros para investigar las CNV en 15q13.3.

«De alguna manera solidifica la idea de que OTUD7A juega un papel en la patogénesis del síndrome de deleción pequeña 15q13», dice Schaff. También proporciona más información [that’s] Interesante de ver, me gusta interactuar con [ankyrin]-3, y esto será importante para el estudio de los siguientes mecanismos patológicos.”

Los experimentos del equipo, realizados en ratones y neuronas cultivadas derivadas de células madre humanas, no mostraron de manera convincente que OTUD7A y ankyrin-3 se unen en las neuronas, un requisito previo necesario para las interacciones endógenas, dice. matthew russandProfesor de Neurociencia en Baylor College of Medicine en Houston, Texas. «Obtienen muchos interactuadores interesantes, pero luego es el diablo en la validación».

METROLas deleciones en 15q13.3 están asociadas con una variedad de rasgos, que incluyen discapacidad intelectual, epilepsia y autismo. Sin embargo, la forma en que las eliminaciones contribuyen a tales hallazgos sigue siendo un misterio.

Los investigadores inicialmente sospecharon que un gen llamado CHRNA7 era el principal culpable, pero dos estudios de 2018 apuntaron a un nuevo gen: OTUD7A.

En el nuevo trabajo, Singh y sus colegas etiquetaron cualquier proteína que se acerque a la proteína OTUD7A en neuronas humanas y de ratón utilizando una molécula llamada biotina y luego las identificaron mediante espectrometría de masas. En particular, varias de las proteínas identificadas se localizan en el segmento inicial del axón y algunas, incluidas múltiples anquirinas, se asocian con autismo y/o epilepsia.

Gerente de sucursal: Las neuronas derivadas de sujetos que portan una deleción menor 15q13.3 (panel central) o mutaciones OTUD7A (panel derecho) tienen menos ramificaciones que las neuronas derivadas de un miembro de la familia no afectado (panel izquierdo).

El equipo repitió los experimentos con proteínas utilizando neuronas de ratones y tres individuos no relacionados con una deleción 15q13.3, así como un individuo con una versión mutada de OTUD7A. Algunas de las proteínas identificadas, incluidas ankyrin-2 y ankyrin-3, se perdieron de la red, dice Singh, lo que respalda la idea de que OTUD7A interactúa con ellas. Estas neuronas portadoras de mutaciones también mostraron cambios estructurales, que se resolvieron en neuronas con deleción pequeña 15q13.3 tratadas con OTUD7A.

Y en el nuevo modelo de ratón, que el equipo diseñó para apuntar a OTUD7A usando anticuerpos marcados con fluorescencia, la proteína también se superpuso con la anquirina-3 marcada con fluorescencia, incluso en la parte inicial del axón donde se sabe que se acumula la anquirina-3.

“Estamos muy seguros de que hubo una interacción (o una convergencia cercana) basada en los métodos que usamos”, dijo Singh. Dominio en una carta «Nunca afirmamos que [is] interacción/asociación directa”, añade, pero los resultados independientes apoyan la idea de que puede ser: preimpresión moderna que usó el etiquetado de afinidad endógena de ankyrin-3 en el cerebro de ratones, encontró una interacción directa con OTUD7A.

«El enfoque de bioconvergencia es un enfoque muy, muy poderoso», dice Rasband. «Y para mí, fue emocionante ver que habían encontrado una posible proteína de afinidad» que se superponía parcialmente con Uno él y sus colegas publicaron en 2020. Pero, dice, no prueba que las proteínas interactúen.

El análisis de las neuronas derivadas de una persona con una variante de OTUD7A «proporciona más pruebas de que las mutaciones puntuales o las variantes de un solo nucleótido en OTUD7A pueden ser causantes o estar asociadas con una enfermedad», dice Schaff, codirector de ClinGen. Comité de Expertos en Discapacidad Intelectual y Autismo Genético —algo aún no identificado en el libro en línea Mendelian Inheritance in Human (OMIM), un catálogo de genes humanos, trastornos genéticos y rasgos.

“Espero que pronto se incluya en OMIM”, dice, aunque es necesario identificar a más personas para respaldar la evidencia.

sEstudios previos indican que OTUD7A funciona como una deubiquitinasa, una enzima que elimina las etiquetas de ubiquitina que las células usan para identificar proteínas viejas para su degradación. Esta es una parte esencial de la vía de la homeostasis de proteínas en la célula, que se ha relacionado previamente con el autismo. Teniendo en cuenta el posible papel de OTUD7A en esta vía, Singh y sus colegas encontraron que algunas proteínas identificadas en la proteína de proximidad de OTUD7A parecen acumular ubiquitina en neuronas derivadas de sujetos con mutaciones en OTUD7A o la pequeña deleción 15q13.3 y, como resultado, permanecen atascado. . largo.

«Contribuye a la creciente evidencia de que la homeostasis de las proteínas es una vía disfuncional» en el autismo y otras condiciones del neurodesarrollo, dice Singh. «[S]Una vez que esto se hace en las neuronas derivadas del paciente, creemos que los datos brindan una mejor representación de lo que sucede en la pequeña deleción humana 15q13.3. «

El mecanismo de desubiquitinación «todavía es algo que necesita más investigación», dice Schaff, posiblemente con exámenes más amplios para observar los perfiles de ubiquitinación en la proteína en respuesta a la eliminación o eliminación de OTUD7A.

«No veo mucho cambio en la prevalencia general en absoluto», agrega Rasband. «Es difícil para mí, como neurólogo molecular que maneja las cartas y hace muchos de estos tipos de estudios, ver qué diferencias son importantes».

Singh dice que el estudio futuro puede considerar otros genes en el segmento 15q13.3. «Fue un enfoque ligeramente sesgado porque solo estudiamos un gen en la CNV… aún no conocemos la contribución de los otros genes».

Su grupo también planea estudiar estos mecanismos en tres dimensiones, utilizando organoides cerebrales derivados de pacientes, para observar no solo las neuronas sino también otros tipos de células, como las células gliales, y estudiar puntos de tiempo tempranos en el desarrollo neuronal, dice.

Cita este artículo: https://doi.org/10.53053/TCQY1026