sir-2.3/SIRT4 como modulador de la agregación de proteínas con poliglutaminas: Caracterización y búsqueda del mecanismo en C. elegans

Abstract

[ES] La enfermedad de Huntington (EH) es una enfermedad rara neurodegenerativa de herencia genética autosómica dominante. Está caracterizada por un declive progresivo motor, psiquiátrico y cognitivo. La EH está causada por la presencia de tripletes de CAG anormalmente largos en el primer exón del gen de la huntingtina, que codifican un tándem de poliglutaminas. Este gen adquiere una función tóxica cuando los portadores presentan más de 39 tripletes de CAG, alterando numerosas funciones celulares. La huntingtina mutante es una molécula propensa a la agregación, siendo este proceso modulado por diversas moléculas y rutas, como la autofagia. En nuestro laboratorio, Caenorhabditis elegans (C. elegans) se utiliza para buscar genes que modifican la dinámica de agregación de proteínas conteniendo poliglutaminas. Mediante una búsqueda de mutaciones al azar, se encontró una mutación en una sirtuína mitocondrial, sir-2.3, que reduce los niveles de agregación de proteínas con poliglutaminas en gusanos que expresan 40Q::YFP en las células musculares. Esta mutación debe de tener un papel importante en la toxicidad inducida por poliglutaminas, puesto que reduce notoriamente el número de cuerpos de inclusión encontrados en C. elegans. Esto se encuentra estrechamente relacionado con la eliminación de agregados de huntingtina mutante, que resulta en una reducción de sus efectos tóxicos. Por ello, en este trabajo, se ha confirmado que la mutación en sir-2.3 es capaz de aliviar el estrés neuronal en un entorno de toxicidad inducida por poliglutaminas. Además, se ha comprobado mediante ensayos de comportamiento y cuantificación de cuerpos de inclusión la relación existente entre AMPK y el rescate producido en los nematodos mutantes para sir-2.3. Por último, se ha buscado el posible mecanismo de modulación de las proteínas que contienen poliglutaminas en mutantes para sir-2.3, mediante análisis de expresión génica y de niveles de proteínas.

[EN] Huntington’s disease (HD) is a rare autosomal dominant neurodegenerative disease of genetic inheritance characterised by progressive motor, behavioural and psychiatric decline. HD is caused by the presence of an abnormally long CAG triplet, encoding a tandem of glutamines (polyQs), in the first exon of the huntingtin gene. This gene acquires a toxic gain of function when carriers have more than 39 triplets of CAG, producing an impairment of many cellular functions. Mutant huntingtin (mHtt) is a molecule prone to aggregation, being this process modulated by different molecules and pathways, such as autophagy. In our laboratory, Caenorhabditis elegans (C. elegans) is used to screen for genes that modify the dynamics of aggregation of polyQ-containing proteins. By doing a random mutagenesis screen, a mutation in a mitochondrial-related sirtuin, sir-2.3, was found to reduce the levels of polyQ aggregation in worms that express 40Q::YFP in body wall muscles. This mutation may play a key role in the toxicity induced by polyQs since it reduces substantially the number of inclusion bodies found on C. elegans. This strongly relates to the clearance of aggregates of mHtt, which results in an alleviation of their toxic effects. Therefore, in this work, it has been found out that the mutation in sir-2.3 alleviates neuronal stress in a polyQ-induced toxicity environment. In addition, the relationship between AMPK and the rescue produced in mutants for sir-2.3 has been analysed by means of behavioural assays and quantification of inclusion bodies. Finally, the possible mechanism of modulation of polyQ-containing proteins in mutants for sir-2.3 has been checked by gene expression and protein levels’ analysis.