Caracterización de un modificador genético de GDAP1, gen implicado en la neuropatía de Charcot-Marie-Tooth

Abstract

[EN] The Charcot-Marie-Tooth (CMT) disease, a hereditary motor and sensory neuropathy, shows a wide genetic heterogeneity with more than forty genes involved. The CMT forms due to mutations in the GDAP1 gene are the most frequent variants in our population. These clinical forms also presents with a large clinical heterogeneity, so that some families have a severe clinical picture while others are asymptomatic. The GDAP1 gene codifies for an outer mitochondrial membrane protein related to fission pathway of mitochondrial dynamics. Recently, GDAP1 has also been related to calcium homeostasis, in a process known as store-operated calcium entry (SOCE). Silencing of GDAP1 produce the disruption of calcium entry related to failures in mitochondria relocation near calcium entry domains. Previous results have showed that JPH1 could be a functional modifier of GDAP1. In that way, using neuroblastoma GDAP1-silenced cells, the overexpression of JPH1 produce the recovery of the SOCE as overexpression of GDAP1 did. Surprisingly, expression of JPH1 has only been described in muscular tissues. The aim of this work is to understand how the overexpression of JPH1 could recover a mechanism that is dependent of plasma membrane and mitochondria, even when JPH1 is an endoplasmic reticulum protein. In the present work, we show how the JPH1 gene is expressed in several cell lines with non-muscular origin. Moreover, we show that JPH1 is also present in such cell lines and its expression is different as expected by mRNA levels, suggesting a traductional regulation. In other way, we show that JPH1 colocalizes with endoplasmic reticulum in neuroblastoma cells and is associated to mitochondria. Finally, the induction of endoplasmic reticulum calcium release produce the relocation of JPH1 in structures as STIM1, the activator of SOCE, does. These findings could explain the mechanism by which overexpression of JPH1 recovers SOCE in GDAP1-silenced cells.

[ES] La enfermedad de Charcot-Marie-Tooth (CMT), una neuropatía hereditaria sensitivo motora, presenta una amplia heterogeneidad genética con más de cuarenta genes implicados. Las formas de CMT causadas por mutaciones en el gen GDAP1 son de las más prevalentes en nuestro país. Estas formas clínicas cursan también con una gran heterogeneidad clínica, de modo que existen desde familias con una notable afectación a familias asintomáticas. El gen GDAP1 codifica para una proteína de membrana mitocondrial externa relacionada con procesos de fisión mitocondrial. Recientemente se ha relacionado con la homeostasis de Ca2+, concretamente en el proceso conocido como entrada capacitativa de Ca2+ (SOCE, Store-Operated Calcium Entry), de modo que la ausencia de GDAP1 anula la entrada de Ca2+ por el SOCE por fallos en la relocalización de mitocondrias en los dominios en donde se produce la entrada de Ca2+. Resultados previos del laboratorio muestran la posibilidad de que la proteína JPH1 sea un modificador funcional de la enfermedad. En este sentido, utilizando células de neuroblastoma humano silenciadas para GDAP1, la sobreexpresión de JPH1 rescata el SOCE a unos niveles similares a la sobreexpresión de GDAP1. Sin embargo, JPH1 se ha descrito principalmente en músculo esquelético y su función en tejido nervioso se desconoce. El objetivo del trabajo ha sido entender como la sobrexpresión de JPH1 puede rescatar un fenómeno dependiente de membrana plasmática y mitocondrias, aún cuando la proteína JPH1 es residente de la membrana del retículo endoplásmico. En este trabajo mostramos cómo el gen JPH1 se expresa en diferentes líneas celulares tanto de origen muscular como de origen neural. Además, hemos comprobado que la proteína está presente en estas líneas celulares pero a un nivel diferente del esperado por los niveles de mRNA, lo que sugiere procesos de regulación de la expresión génica. Por otra parte, demostramos que la proteína JPH1 se encuentra colocalizando con el retículo endoplásmico y además, se encuentra asociada a mitocondrias. Por último, la inducción de la salida de Ca2+ del retículo provoca la reorganización de la proteína de una manera similar a la proteína STIM1, el activador del SOCE, lo que podría explicar el mecanismo por el cual la sobreexpresión de JPH1 recupera la entrada capacitativa de Ca2+.