HspA1L, nuevo sustrato del complejo Malina-Laforina y posible interlocutor en la enfermedad de Lafora.

Abstract

[ES] La enfermedad de Lafora es una enfermedad rara y grave de carácter autosómico recesivo que se manifiesta como una epilepsia mioclónica progresiva. Actualmente no tiene cura y una vez comienzan los síntomas, la enfermedad evoluciona rápidamente produciendo demencia y degeneración neuronal, además de la aparición de convulsiones tónico-clónicas, alucinaciones transitorias, síntomas neuropsiquiátricos, cambios de comportamiento, deterioro cognitivo y alteraciones respiratorias. De forma general los pacientes con esta enfermedad acaban postrados en cama y fallecen en torno a los 10 años posteriores al inicio de los síntomas.

Esta patología está causada por mutación en uno de estos genes, EPM2A que codifica para Laforina (una fosfatasa de doble especificidad que defosforila hidratos de carbono complejos) o EMP2B, que codifica Malina (una E3-ubiquitin ligasa). Estas dos proteínas forman un complejo funcional. Alteraciones de las mismas causan una desregulación en el metabolismo del glucógeno, generando agregados insolubles de poliglucosanos que se van acumulando en el citoplasma de células del sistema nervioso, corazón, músculo esquelético e hígado. Además se encuentran alterados la autofagia, la expresión de proteínas de respuesta a choque térmico, y existe un aumento del estrés oxidativo, disfunción mitocondrial y neuroinflamación crónica, entre otros eventos. Se han estudiado extensamente las alteraciones que produce la enfermedad, pero todavía se desconocen todos los intermediarios moleculares que las producen. Es por ello qué el grupo dirigido por el Dr. Pascual Sanz en colaboración con el grupo liderado por Dr. Ugo Mayor, realizaron un ensayo de ubiquitinación de alto rendimiento, con el fin de conocer nuevos posibles sustratos del complejo Laforina/Malina. El ensayo se realizó en la línea celular HEK293 (Human Embryonic Kidney 293) la cual expresaba una versión silvestre de Malina u otra asociada a la patología carente de funcionalidad (Malina-P69A).

En este trabajo se valida a HspA1L como sustrato del complejo Laforina/Malina mediante ensayos en los que sufre una ubiquitinación diferencial en condiciones patológicas. Además, se establece que esta ubiquitinación diferencial tiene lugar también con HspA1L endógena presente en nuestro modelo de estudio (HEK293). Se demuestra que la poliubiquitinación que el complejo confiere a HspA1L es del tipo K63 y que el papel de Laforina en la ubiquitinación es un papel regulador. Por último se ha verificado la interacción directa entre HspA1L y los componentes del complejo Laforina/Malina.

[EN] Lafora disease is a rare and severe autosomal recessive disease that manifests as a progressive myoclonic epilepsy. There is currently no cure and once symptoms begin, the disease progresses rapidly leading to dementia and neuronal degeneration, as well as the onset of tonic-clonic seizures, transient hallucinations, neuropsychiatric symptoms, behavioural changes, cognitive impairment and respiratory disturbances. In general, patients with this disease become bedridden and die within 10 years of the onset of symptoms.

This pathology is caused by mutation in one of these genes, EPM2A which codes for Laforin (a dual specificity phosphatase that dephosphorylates complex carbohydrates) or EMP2B, which codes for Malin (an E3-ubiquitin ligase). These two proteins form a functional complex. Alterations in these proteins cause dysregulation of glycogen metabolism, generating insoluble polyglucosan aggregates that accumulate in the cytoplasm of cells of the nervous system, heart, skeletal muscle and liver. In addition, autophagy, expression of heat shock response proteins, increased oxidative stress, mitochondrial dysfunction and chronic neuroinflammation, among other events, are altered. The alterations produced by the disease have been extensively studied, but all the molecular intermediates that produce them are still unknown. That is why the group led by Dr. Pascual Sanz in collaboration with the group led by Dr. Ugo Mayor, performed a high-throughput ubiquitination assay, with the aim of discovering new possible substrates of the Laforin/Malin complex. The assay was performed in the HEK293 (Human Embryonic Kidney 293) cell line, which expressed either a wild-type version of Malin or a pathology-associated non-functional version (Malin-P69A).

In this work, HspA1L is validated as a substrate of the Laforin/Malin complex by assays in which it undergoes differential ubiquitination under pathological conditions. Furthermore, it is established that this differential ubiquitination also occurs with endogenous HspA1L present in our study model (HEK293). It is shown that the polyubiquitination that the complex confers to HspA1L is of the K63 type and that the role of Laforin in ubiquitination is a regulatory role. Finally, the direct interaction between HspA1L and the components of the Laforin/Malin complex has been verified.