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Publicação
Functional characterization of a new TTBK2 variant in spinocerebellar ataxia type 11
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Resumo(s)
Spinocerebellar ataxia type 11 (SCA11) is an autosomal dominant cerebellar ataxia caused by heterozygous frameshift variants in the tau-tubulin kinase (TTBK2) gene. However, TTBK2 missense variants are still not clearly associated with the disease. TTBK2 have been reported to regulate pro-teins related to neurodegeneration (e.g., TDP-43), microtubules (e.g., KIF2A),
ciliogenesis (e.g., CEP164), transporters and receptors (e.g., BGT1 and GluK2). Currently, the pathological mechanisms behind SCA11 are not fully understood.
In this study, the creation and validation of a CRISPR/Cas9 cellular model allowed to associate for the first time a TTBK2 (c.625C>T; p.L209F) missense variant with a decrease in TTBK2 protein expression and a loss-of-function effect, affecting TDP-43 phosphorylation. Moreover, alterations in autophagy markers and microtubule associated proteins were observed. The phosphoproteome data suggests a dysregulation of gene expression, translation and cytoskeleton related pathways, as well as an indication of a possible involvement of SMAD2 and SMAD4 in SCA11 pathogenesis.
Overall, the TTBK2 missense variant seems to dysregulate microtubule, transcription and auto-phagy, which may affect neuronal morphogenesis and axonal transport. Further experiments must be done to find the degradation pathway responsible for TTBK2 decreased levels, understand the variant influence on autophagy, and search for other interactors in pathways linked to neurodegeneration.
A ataxia espinocerebelosa tipo 11 (SCA11) é uma ataxia cerebelosa autossómica dominante progressiva causada por variantes frameshift no gene Tau-tubulina cinase (TTBK2). Contudo, as vari-antes missense na TTBK2 ainda não estão claramente associadas à doença. A TTBK2 foi associada com a neurodegenerescência, microtúbulos, ciliogénese, canais e recetores. Os mecanismos de patogenicidade responsáveis pela SCA11 ainda não são totalmente compreendidos. Neste estudo, a criação e validação de um modelo celular CRISPR/Cas9 permitiu associar pela primeira vez uma variante missense da TTBK2 (c.625C> T; p.L209F) a um efeito de perda de função, afetando a fosforilação da TDP-43. Além disso, foram observadas alterações em marcadores de autofagia e proteínas associadas aos microtúbulos. Os dados do fosfoproteoma sugerem uma des-regulação das vias que regulam a expressão genética, tradução e citoesqueleto, bem como indicam um possível envolvimento de SMAD2 e SMAD4 na patogénese da SCA11. Concluindo, a variante missense da TTBK2 parece desregular os microtúbulos, a transcrição e a autofagia, provavelmente afetando a morfogénese neuronal e o transporte axonal. Experiências adi-cionais devem ser feitas para encontrar a via de degradação responsável pela redução dos níveis de TTBK2, entender a sua influência na autofagia e procurar outros interatores nas vias associadas à neurodegenerescência.
A ataxia espinocerebelosa tipo 11 (SCA11) é uma ataxia cerebelosa autossómica dominante progressiva causada por variantes frameshift no gene Tau-tubulina cinase (TTBK2). Contudo, as vari-antes missense na TTBK2 ainda não estão claramente associadas à doença. A TTBK2 foi associada com a neurodegenerescência, microtúbulos, ciliogénese, canais e recetores. Os mecanismos de patogenicidade responsáveis pela SCA11 ainda não são totalmente compreendidos. Neste estudo, a criação e validação de um modelo celular CRISPR/Cas9 permitiu associar pela primeira vez uma variante missense da TTBK2 (c.625C> T; p.L209F) a um efeito de perda de função, afetando a fosforilação da TDP-43. Além disso, foram observadas alterações em marcadores de autofagia e proteínas associadas aos microtúbulos. Os dados do fosfoproteoma sugerem uma des-regulação das vias que regulam a expressão genética, tradução e citoesqueleto, bem como indicam um possível envolvimento de SMAD2 e SMAD4 na patogénese da SCA11. Concluindo, a variante missense da TTBK2 parece desregular os microtúbulos, a transcrição e a autofagia, provavelmente afetando a morfogénese neuronal e o transporte axonal. Experiências adi-cionais devem ser feitas para encontrar a via de degradação responsável pela redução dos níveis de TTBK2, entender a sua influência na autofagia e procurar outros interatores nas vias associadas à neurodegenerescência.
Descrição
This work was performed in UnIGENe Group, at i3S – Instituto de Investigação e Inovação em Saúde. It was supported by the small research grant ZGRACA - “Modelling SCA11 in cultured cells using CRISPR/Cas9”, Ataxia UK, United Kingdom.
Palavras-chave
Spinocerebellar ataxia type 11 (SCA11) Tau-tubulin kinase 2 (TTBK2) CRISPR/Cas9 Mi-crotubule dynamics Autophagy Phosphoproteomics