Análisis del perfil de interacción de diferentes mutantes patológicos en laforina mediante ensayos de doble híbrido en levadura

Abstract

[ES] La enfermedad de Lafora (LD) es una enfermedad neurodegenerativa, un tipo de epilepsia mioclónica progresiva rara, de herencia autosómica recesiva. El rasgo más distintivo de la enfermedad es la aparición de inclusiones intracitoplasmáticas en diversos tipos celulares (neuronas, células del músculo esquelético y músculo cardíaco, células del hígado y células de las glándulas sudoríparas). Estos gránulos se denominan cuerpos de Lafora, (LB, por sus siglas en inglés) en referencia a su descubridor, el neurólogo español Gonzalo Rodríguez Lafora. Los LB están compuestos por poliglucosanos insolubles formados a partir de una forma de glucógeno aberrante. LD se debe a mutaciones en dos genes diferentes: por una parte el gen EPM2A, que codifica una fosfatasa dual denominada laforina; y por otra parte el gen EPM2B, que codifica una E3 ubiquitin ligasa denominada malina. Se ha demostrado que laforina y malina forman un complejo funcional que participa tanto en la regulación de la síntesis del glucógeno como en otros procesos relacionados con la proteostasis celular. La mayor parte de las mutaciones descritas en la enfermedad (70%) se producen en el gen que codifica laforina, no obstante, estas mutaciones presentan distinta penetrancia en función del tipo de alteración. Por esto, es de gran interés la caracterización en profundidad de las distintas mutaciones que aparecen en pacientes de Lafora. Esto puede permitir la identificación de los procesos más afectados de la fisiología celular con dicha mutación y profundizar en la caracterización de la función de la misma, así como establecer una posible predicción en los pacientes de la evolución de la sintomatología de la enfermedad, con el fin de diseñar un tratamiento personalizado. En este proyecto se ha determinado el perfil de interacción de una selección de mutaciones en la laforina descritas en pacientes mediante la técnica del doble híbrido en levaduras. Mediante dicha técnica ha sido analizada la interacción de dichos mutantes con sustratos conocidos como son la malina o R5/PTG (subunidad reguladora de la proteina fosfatasa de tipo 1 implicada en la homeostasis del glucógeno). Asimismo, se ha estudiado si estas mutaciones afectan a la dimerización de laforina, puesto que se sabe que laforina forma homodímeros y que esto puede afectar a las propiedades bioquímicas de la proteína. Una visión general de los resultados muestra que la mayor parte de los mutantes se comportan de un modo similar en su interacción con los dos sustratos estudiados, bien manteniendo la interacción, perdiéndola sustancialmente e incluso duplicándola en el caso de uno de los mutantes. En referencia a la homodimerización, existe más variabilidad, y no existen mutantes que mantengan por completo la capacidad de homodimerizar.

[EN] Lafora disease (LD) is a neurodegenerative disorder, a type of rare progressive myoclonus epilepsy with autosomal recessive inheritance. The most distinctive feature of the disease is the presence of intracytoplasmic inclusions in different cell types (neurons, squeletal and cardiac muscle cells, liver cells and sweat gland cells). These granules are called Lafora Bodies (LB), in honour to their discoverer, the Spanish neurologist Gonzalo Rodriguez Lafora. LB are made of insoluble polyglucosans composed of an aberrant form of glycogen. LD is due to mutations in two genes: on the one hand, EPM2A, which codes for a dual specificity phosphatase called laforin; and on the other hand, EPM2B gene, which codes for an E3 ubiquitin ligase called malin. Both proteins form a functional complex involved in glycogen synthesis regulation and also in other processes related to cellular proteostasis. The major part of the described mutations causing the disease (70%) are present in laforin gene. However, these mutations present different penetrance depending on the type of alteration. In consequence, the deep functional characterization of the different mutations present in Lafora patients acquires great importance. This can make possible the identification of the most affected processes of cell physiology with each mutation and allows a deep insight into the functional characterization of each one, maybe stablishing a prediction of the evolution of the synthomatology of LD, with the aim of designing a personalized treatment. In this project we have determined the interaction profile of a set of laforin mutations by using the yeast two hybrid technique. We have analysed the interaction of these mutants with known substrates such as malin or R5/PTG (a regulatory subunit of type I protein phosphatase involved in glycogen homeostasis). Moreover, we have also studied if these mutations also affect the dimerization of laforin, because it has been recently established that this protein forms homodimers and this could affect its biochemical properties. A general view of the results shows that all mutants behave quite similar when looking at the interaction with both substrates, either maintaining the interaction with respect to the wild laforin, losing it substantially or even duplicating it in the case of one of the mutants. With respect to homodimerization, there is more variability, and there are no mutants completely keeping the homodimerization capacity.