TUBA1A遺伝子の機能喪失変異の新規喪失は、チューブリンの安定性とタンパク質症を損なうことを損ない、痙性対麻痺と運動失調を引き起こします

微小管は、細胞内輸送、細胞分裂、運動性など、いくつかの細胞機能に関与する動的な細胞骨格構造です。他の細胞タイプよりも、ニューロンは微小管の適切な機能に依存して活動を実施し、複雑な形態を実現しています。微小管の構造サブユニットであるαおよびβ-チューブリンをコードする遺伝子の病原性変異体は、「チューブリノパチー」として共同で知られている幅広いクラスの神経障害を生じさせ、主に神経障害の増殖に起因する幅広い重複する脳不正さの幅広い範囲を含む、移行、差別化、軸索ガイダンス。チューブリン変異は古典的に神経発達の欠陥に関連していますが、増え続ける証拠は、チューブリンの機能と活動の摂動も神経変性を促進する可能性があることを示しています。この研究では、ニューロン特異的α-チューブリンアイソタイプIの1つであるTuba1aの以前に報告されていないミスセンス変異p.i384nを、進行性痙性対麻痺および運動症を特徴とする神経変性障害に因果関係なくリンクします。我々は、リス脳症に関連する最も再発性TUBA1A病原性バリアントの1つであるP.R402H置換とは対照的に、現在の突然変異がTUBA1Aの安定性を損ない、細胞で利用可能なTUBA1Aの存在量を減らし、マイクロトゥブールへの取り込みを妨げることを実証します。また、位置384のイソロイシンはアミノ酸残基であり、3つの異なるチューブリンパラログにP.I384N置換が導入されるとタンパク質レベルを低下させ、微小管にアセンブリし、タンパク質になり、タンパク質レベルを低下させるため、α-チューブリンの安定性に重要であることも示しています。集約に。さらに、プロテアソーム分解系の阻害がTuba1a変異体のタンパク質レベルを増加させ、チューブリン凝集の形成を促進することを実証します。全体として、我々のデータは、TUBA1Aで前述の置換とは異なるP.I384N変異の新しい病原性効果を説明し、この遺伝子に関連する表現型と変異の両方のスペクトルを拡大します。

Microtubules are dynamic cytoskeletal structures involved in several cellular functions, such as intracellular trafficking, cell division and motility. More than other cell types, neurons rely on the proper functioning of microtubules to conduct their activities and achieve complex morphologies. Pathogenic variants in genes encoding for α and β-tubulins, the structural subunits of microtubules, give rise to a wide class of neurological disorders collectively known as "tubulinopathies" and mainly involving a wide and overlapping range of brain malformations resulting from defective neuronal proliferation, migration, differentiation and axon guidance. Although tubulin mutations have been classically linked to neurodevelopmental defects, growing evidence demonstrates that perturbations of tubulin functions and activities may also drive neurodegeneration. In this study, we causally link the previously unreported missense mutation p.I384N in TUBA1A, one of the neuron-specific α-tubulin isotype I, to a neurodegenerative disorder characterized by progressive spastic paraplegia and ataxia. We demonstrate that, in contrast to the p.R402H substitution, which is one of the most recurrent TUBA1A pathogenic variants associated to lissencephaly, the present mutation impairs TUBA1A stability, reducing the abundance of TUBA1A available in the cell and preventing its incorporation into microtubules. We also show that the isoleucine at position 384 is an amino acid residue, which is critical for α-tubulin stability, since the introduction of the p.I384N substitution in three different tubulin paralogs reduces their protein level and assembly into microtubules, increasing their propensity to aggregation. Moreover, we demonstrate that the inhibition of the proteasome degradative systems increases the protein levels of TUBA1A mutant, promoting the formation of tubulin aggregates that, as their size increases, coalesce into inclusions that precipitate within the insoluble cellular fraction. Overall, our data describe a novel pathogenic effect of p.I384N mutation that differs from the previously described substitutions in TUBA1A, and expand both phenotypic and mutational spectrum related to this gene.