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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.41.2021.tde-09122021-143412
Documento
Autor
Nombre completo
Angela May Suzuki
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2021
Director
Tribunal
Bueno, Maria Rita dos Santos e Passos (Presidente)
Lopes, Marilene Hohmuth
Papes, Fábio
Silva, Luis Lamberti Pinto da
Título en portugués
Implicações de variantes bialélicas de perda de função no gene TBCK, no transporte de vesículas de células progenitoras neurais derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas
Palabras clave en portugués
Autismo sindrômico
Células progenitoras neurais
IHPRF3
TBCK
Transporte de vesículas
Resumen en portugués
O transtorno do espectro autista (TEA) constitui um grupo complexo de doenças do neurodesenvolvimento, caracterizado por déficit na capacidade de comunicação e de interação social, assim como por interesses restritos e padrão de comportamento repetitivo e estereotipado. Estudos genômicos em indivíduos com TEA vem contribuindo com grandes avanços na compreensão da sua arquitetura genética. Neste trabalho, nós descrevemos duas irmãs encaminhadas ao CEGH-CEL com diagnóstico inicial de TEA. Análise de exoma levou à identificação de variantes bialélicas de perda de função em TBCK, contribuindo para o diagnóstico da recém descrita encefalopatia, Hipotonia infantil com atraso psicomotor e dismorfismos faciais 3 (IHPRF3). Importante destacar que a avaliação clínica das duas irmãs reforça o autismo como uma característica clínica adicional da síndrome. Embora TBCK tenha sido implicado na regulação da via de sinalização mTOR e autofagia em células não neurais, é cada vez mais evidente que a menor ativação dessa via, observada anteriormente em fibroblastos e linfoblastos de pacientes com a síndrome, não é suficiente para explicar toda a complexidade clínica da doença. Dessa forma, com o intuito de investigar as funções de TBCK em células neurais, assim como para uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares associados à síndrome IHPRF3, nós utilizamos como modelo de estudo células neuroprogenitoras (iNPC) derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) das duas irmãs afetadas e três controles. Análises de colocalização entre TBCK e marcadores de compartimentos da via secretória em iNPC, são consistentes com papel de TBCK sobre a via secretória inicial. Nossos dados sugerem que alterações no transporte de vesículas entre o retículo endoplasmático-Golgi devido à falta da proteína TBCK funcional representam potencial mecanismo molecular para prejuízos no transporte de proteínas recém-sintetizadas aos seus locais definitivos, assim como para a biogênese de autofagossomos, progressão do ciclo celular e migração, observados nas células das pacientes. Esses processos são essenciais para a neurogênese, migração neuronal e organização da arquitetura celular do cérebro em desenvolvimento. Dessa forma, alterações no transporte de vesículas entre o retículo e Golgi, devido ao mau funcionamento da proteína TBCK, podem contribuir para a manifestação tanto de fenótipos neurodesenvolvimentais, como neurodegenerativos observados em pacientes com IHPRF3. Em concordância com papel de TBCK na via secretora inicial, nossa avaliação dos resultados da via mTOR levanta a hipótese de que o papel de TBCK sobre essa via de sinalização é mediado pela atividade de TBCK sobre outro regulador do transporte de vesícula da via secretória inicial, como as proteínas G ARF1 ou RAB1A. Ainda, embora nós não tenhamos observado nenhuma evidência de alteração ao longo da via endolisossomal em iNPC derivados das pacientes, nossa análise de colocalização sugere que TBCK pode desempenhar algum papel regulatório nos endossomos primários. Assim, novas análises com outros pacientes com a síndrome e em diferentes contextos serão de grande relevância para o melhor entendimento das funções de TBCK.
Título en inglés
Effects of biallelic loss of function variants in TBCK, in the context of vesicle transport in neuroprogenitor cells derived from induced pluripotent stem cells
Palabras clave en inglés
IHPRF3
Neuroprogenitor cells
Syndromic autism
TBCK
Vesicle transport
Resumen en inglés
Autism Spectrum Disorder (ASD) is a complex group of neurodevelopmental disabilities, characterized by deficits in communication and social interaction, as well as restricted interests and repetitive pattern of behavior. Genomic high throughput studies have contributed to the identification of a large and growing number of risk genes. Here, we describe two sisters who were ascertained after initial diagnosis of ASD. Identification of biallelic pathogenic variants in TBCK through exome sequencing led to the diagnosis of the recently described encephaloneuropathy Infantile hypotonia with psychomotor retardation and characteristic facies 3 (IHPRF3). Importantly, clinical evaluation of the two sibs highlight autism as an additional clinical feature of the syndrome. Although TBCK has been implicated in the regulation of mTOR signaling pathway and autophagy in non-neural cells, it is increasingly evident that reduced mTOR signaling previously observed in IHPRF3 patients fibroblasts and lymphoblasts is not sufficient to account for all the clinical features of the syndrome. In order to gain more insight into TBCKs function in neural cells and for a better understanding of the molecular mechanisms of IHPRF3 syndrome, we have taken advantage of the study of neuroprogenitor cells (iNPC) derived from induced pluripotent stem cells (iPSC) from the two IHPRF3-affected sibs and three controls. Based on a series of colocalization analysis of TBCK protein with markers of secretory compartments, we provide evidence that TBCK plays an important role in the early secretory pathway in iNPC. Altered ER-to-Golgi vesicle transport due to the lack of functional TBCK protein represents a potential mechanism for the impaired transport of newly synthesized proteins to their final destination, as well as for the impaired autophagosome biogenesis, cell cycle progression and migration observed in patients cells. These processes are crucial for neurogenesis, neuronal migration and cytoarchitecture organization during brain development. Thus, altered ER-to-Golgi vesicle transport due to hypofunction of TBCK protein may represent an important causative mechanism of both neurodevelopmental and neurodegenerative phenotypes observed in IHPRF3 patients. In line with a role of TBCK in the early secretory pathway, we hypothesize that TBCKs impact over mTOR signaling is mediated by TBCKs activity over other secretory vesicle transport regulator, such as ARF1 or RAB1A small GTPases. Furthermore, although we did not observe evidence of altered vesicle transport in the endolysosomal system in patients-derived iNPC, our colocalization analysis suggest a potential role for TBCK in early endosomes. Thus, additional investigation in other IHPRF3 patients and in different contexts are very important to add new insights into TBCKs functions.
 
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Fecha de Publicación
2022-03-03
 
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