Las chaperonas HspA1L y HspH3 como posibles dianas de ubiquitinación del complejo malina-laforina y su implicación en la enfermedad de Lafora

Abstract

[ES] La epilepsia mioclónica progresiva de Lafora o enfermedad de Lafora (LD) es un trastorno neurodegenerativo caracterizado por la aparición de mioclonías y crisis epilépticas, degeneración progresiva del sistema nervioso y deterioro del funcionamiento cognitivo. Es una enfermedad rara de pronóstico fatal,pues lleva a la muerte de los pacientes tras una década desde el inicio de los primeros síntomas.Es de herenciaautosómica recesiva, y estácausada por mutacionesen el gen que codifica para laforina(EPM2A), una glucan-fosfatasa, o en el gen codificante de malina(EPM2B), una E3-ubiquitina-ligasa. Se ha demostrado que ambas proteínas forman un complejo funcional,y es por ello que mutaciones de pérdida de función en cualquiera de los dos genes resultan en un mismo fenotipo. La ausencia de función de dicho complejo causa la acumulación de inclusiones insolubles de poliglucosano en el citoplasma de células del sistema nervioso, corazón, músculo esquelético e hígado, llamados cuerpos de Lafora (LB-del inglés, Lafora Bodies). Dado que malinaes una E3-ubiquitina-ligasa, LD puede considerarse una patología asociada al sistema de degradación mediado porubiquitina, al menos en parte, aunque aún se desconocen los mecanismos exactos por los que un defecto en malinadesencadena LD. Para identificar posibles sustratos del complejo malina-laforinase realizó con anterioridad un estudio proteómico de ubiquitinación a partir de células HEK293 (Human EmbryonicKidney), que expresaban una versión silvestre del gen codificante de malinao una versión asociada con la patología, carente de actividad ubiquitinadora.En el presente trabajo se pretende confirmar que dos de los posibles sustratos obtenidos en el estudio proteómico realmente presentan una ubiquitinación diferencial. En concreto, estas dos proteínas son HspA1L y HspH3, conocidas como heat shock proteins o chaperonasde choque térmico. HspA1L está implicada en diversos procesos celulares, tales como la protección del proteoma ante el estrés, plegamiento y transporte de polipéptidos recién sintetizados, activación de la proteólisis de proteínas mal plegadas o la formación y disociación de complejos proteicos. Por otro lado, HspH3 es una proteína inducible por choque térmico que puede actuar como chaperona, protegiendo la célula de los efectos de la agregación de proteínas.El objetivo, por tanto, es confirmar si estas chaperonas están diferencialmente ubiquitinadas en condiciones patológicas y determinar si existe una interacción proteica directa entre las mismas y el complejo malina-laforina, con la finalidad de profundizar posteriormente en la posible implicación de dichas proteínas en los mecanismos fisiopatológicos de la enfermedad.

[EN] Lafora progressive myoclonic epilepsy or Lafora Disease (LD) is a neurodegenerative disorder characterized by the appearance of myoclonus and epileptic seizures, progressive degeneration of the nervous system and impaired cognitive function. It is a rare disease with a fatal prognosis, since it leads to the death of patients a decade afterthe onset of the first symptoms. It is an autosomal recessive disease causedby mutations in the laforin coding gene (EPM2A), a glucan phosphatase, or in the malin coding gene (EPM2B), an E3-ubiquitin-ligase. Both proteins have been shown to form a functional complex, which is why loss-of-function mutations in either gene resultsin the same phenotype. The lack offunction of this complex causes the accumulation of insoluble polyglucosan inclusions in the cytoplasm of cells of the nervous system, heart, skeletal muscle and liver, called Lafora bodies (LB).Since malin is an E3-ubiquitin-ligase, LD can be considereda condition associated with the ubiquitin-mediated degradation system, at least in part, although the exact mechanisms by which a defect in malin triggers LD are still unknown. In order to identify possible substrates of the malin-laforincomplex, a ubiquitination proteomic study was previously carried out using HEK293 cells(Human EmbryonicKidney), which expressed a wild-type version of the malin codinggeneor a pathological version, lacking ubiquitinationactivity.In the present work, we expectto confirm that two of the possible substrates obtained in the proteomic study really show differential ubiquitination. Specifically, these two proteins are HspA1L and HspH3, known as heat shock proteins or chaperones. HspA1L is involved in various cellular processes, such as proteome protection against stress, folding and transport of newly synthesized polypeptides, activation of the protection of misfolded proteins or theformation and dissociation of protein complexes. On the other hand, HspH3 is a heat shock inducible protein that can act as a chaperone, protecting the cell from the effects of protein aggregation.Therefore, the objectiveof this work is to confirm whether these chaperones are differentially ubiquitinated in pathological conditions and to determine if there is a direct protein interaction between them and the malin-laforincomplex, in order to further explore the possible involvement of these proteins in the pathophysiological mechanisms of the disease.