Pathogenic Variants in HEPACAM Alter Protein Localization and Interactome in Astrocytes of the Developing Mouse Cortex.

چکیده اصلی

Megalencephalic leukoencephalopathy with subcortical cysts (MLC) is a rare leukodystrophy characterized by early-onset macrocephaly, white matter edema, seizures, and motor and cognitive decline. Approximately 25% of MLC patients carry HEPACAM pathogenic variants, many of which are dominant missense variants causing remitting MLC Type 2b. HEPACAM encodes hepatic and glial cell adhesion molecule (hepaCAM), also known as GlialCAM, an astrocyte-enriched transmembrane protein with important roles in astrocyte territory establishment, gap junction coupling, branching organization, synaptic function, and development of the gliovascular unit. The molecular mechanisms through which pathogenic variants in HEPACAM alter hepaCAM protein function in vivo and facilitate MLC pathogenesis during brain development remain largely unknown. Here, we used new viral tools and proximity-based proteomics to examine how three different dominant pathogenic variants alter hepaCAM subcellular localization and protein interactome in astrocytes of the developing mouse cortex. We found dramatic changes in hepaCAM distribution throughout the astrocyte, which were common to all mutants tested. We also observed significant changes in protein interactome between wild type and mutant hepaCAM, including decreased association with previously described hepaCAM-interacting proteins Connexin 43 and CLC-2. Moreover, we identified the epilepsy-associate potassium channel KCNQ2 as a novel hepaCAM interaction partner and found reduced association between KCNQ2 and pathogenic variants. Collectively, our data provide new insights into hepaCAM protein function in astrocytes during brain development, reveal altered protein dynamics of pathogenic variants, and provide a new resource to explore the molecular underpinnings of MLC pathogenesis.

ترجمه فارسی چکیده

مگالن‌سفالیک لکوئن‌سفالوپاتی با کیست‌های زیرقشری (MLC) یک بیماری نادر لکوئن‌دیس‌تروفی است که با تورم مغز سفید، صرع، و افت عملکرد حرکتی و شناختی در اوایل زندگی مشخص می‌شود. حدود ۲۵٪ از بیماران MLC دارای تغییرات ژنتیکی بیماری‌زا در HEPACAM هستند، بسیاری از آن‌ها تغییرات غلط‌تایپ غالب هستند که منجر به نوع ۲b مکرر MLC می‌شوند. HEPACAM پروتئین اتصال سلول‌های کبدی و گلیال (hepaCAM) را کدگذاری می‌کند که همچنین با نام GlialCAM شناخته می‌شود، یک پروتئین غشایی غنی از آستروسیت با نقش‌های مهم در ایجاد سرزمین آستروسیت، اتصال پورت‌های شکاف، سازماندهی شاخه‌ای، عملکرد سیناپسی و توسعه واحد گلیو-عروقی. مکانیسم‌های مولکولی که از طریق آن تغییرات ژنتیکی بیماری‌زا در HEPACAM عملکرد پروتئین hepaCAM را در vivo تغییر می‌دهند و مکانیسم‌های بیماری‌زا MLC را در حین رشد مغز تسهیل می‌کنند، تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده‌اند. در اینجا، ما از ابزارهای ویروسی جدید و پروتئومیک مبتنی بر نزدیکی برای بررسی اینکه چگونه سه تغییرات غلط‌تایپ غالب مختلف مکان‌یابی زیرسلولی و تعاملات پروتئینی hepaCAM را در آستروسیت‌های قشر جنینی موش تغییر می‌دهند، استفاده کردیم. ما تغییرات درخشانی در توزیع hepaCAM در سراسر آستروسیت‌ها یافتیم که در تمام جهش‌های تست شده مشترک بود. ما همچنین تغییرات معنادار در تعاملات پروتئینی بین hepaCAM وحشی‌نژاد و جهش‌یافته را مشاهده کردیم، از جمله کاهش همبستگی با پروتئین‌های قبلاً توصیف شده‌ای که با hepaCAM تعامل دارند، Connexin 43 و CLC-2. علاوه بر این، ما کانال پتاسیم مرتبط با صرع KCNQ2 را به عنوان یک شریک تعاملی جدید hepaCAM شناسایی کردیم و کاهش همبستگی بین KCNQ2 و تغییرات ژنتیکی بیماری‌زا را یافتیم. در مجموع، داده‌های ما بینش‌های جدیدی در مورد عملکرد پروتئین hepaCAM در آستروسیت‌ها در حین رشد مغز ارائه می‌دهند، پویایی پروتئین تغییر یافته‌های ژنتیکی بیماری‌زا را آشکار می‌کنند و منبع جدیدی برای بررسی بنیادهای مولکولی مکانیسم‌های بیماری‌زا MLC فراهم می‌کنند.

متن کامل اصلی