La proteina CLN7 difettosa nella stecca è il canale del cloro, obiettivo della terapia: studio

La proteina CLN7 che è difettosa in una forma di malattia di Batten tardo-infantile è un canale del cloro che regola la funzione dei lisosomi, il compartimento di riciclo della cellula, ha scoperto un nuovo studio.

Lo sviluppo di trattamenti per ripristinare la funzione del CLN7 o modulare altri canali del cloro lisosomiale può essere una strategia terapeutica promettente per il trattamento delle malattie correlate al CLN7, hanno suggerito gli scienziati.

I dettagli della scoperta sono stati pubblicati sulla rivista La scienza avanzain uno studio intitolato “CLN7 è un canale del cloro organellare che regola la funzione lisosomiale.”

Mutazioni nel MFSD8 gene causano una forma di malattia di Batten tardo-infantile, con un’età di insorgenza compresa tra 2 e 7 anni. Il gene fornisce istruzioni per la proteina CLN7 che si trova incorporata nella membrana dei lisosomi, un compartimento acido all’interno delle cellule che degrada e ricicla i rifiuti.

Queste mutazioni genetiche portano all’accumulo tossico di rifiuti – composti da grasso e proteine ​​​​chiamate lipofuscine – che alla fine uccidono le cellule. Le cellule nervose sono suscettibili all’accumulo di lipofuscina, con conseguenti disabilità motorie e mentali, convulsioni, difficoltà nel parlare e perdita della vista, tutti segni distintivi di questo tipo di malattia.

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Poiché l’esatta funzione di CLN7 è sconosciuta, i ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina hanno progettato uno studio per determinarne il ruolo, con l’obiettivo di supportare l’identificazione di bersagli terapeutici e lo sviluppo di nuove terapie.

Il team ha prima confermato che la proteina CLN7 si trovava nella membrana dei lisosomi ma anche negli endosomi, un diverso tipo di compartimento che trasporta e smista il materiale all’interno della cellula prima di raggiungere i lisosomi per la degradazione.

La sovrapproduzione della proteina CLN7 ha promosso il rilascio di ioni calcio dai lisosomi, che hanno attivato una proteina chiamata calmodulina, portando alla fusione degli endosomi nei lisosomi. Ciò li ha ingranditi, indicando che CLN7 può svolgere un ruolo nel trasporto di ioni attraverso le membrane.

Sulla base di questi risultati, il flusso di ioni, che trasportano una carica elettrica, è stato misurato seguendo la corrente elettrica. Nelle cellule con eccesso di proteina CLN7, c’è stato un aumento significativo della corrente che scorre verso l’esterno, suggerendo che ioni caricati positivamente si sono spostati nel lisosoma o ioni caricati negativamente sono usciti.

Il team ha quindi sostituito tutti gli ioni caricati positivamente, come calcio, potassio, sodio e magnesio, con NMDG, una grande molecola carica positiva incapace di passare attraverso i canali di membrana. Inaspettatamente, la corrente in uscita è rimasta invariata.

Poiché l’unico ione negativo presente era il cloruro, il team ha scoperto che la riduzione della concentrazione di ioni cloruro eliminava la corrente che scorre verso l’esterno. Ciò ha suggerito che CLN7 ha mediato il flusso di ioni cloruro fuori dai lisosomi, hanno osservato i ricercatori.

La proteina CLN7 ha inoltre mostrato proprietà osservate in altri canali del cloro, come consentire il flusso di altri ioni caricati negativamente come ioduro (ione iodio) e fluoruro. Quindi, l’esposizione delle cellule a tre sostanze chimiche note per bloccare i canali del cloro ha ridotto il flusso di corrente verso l’esterno in modo dose-dipendente.

Inoltre, l’alterazione della proteina CLN7 per rimuovere gli amminoacidi caricati positivamente (i mattoni delle proteine) previsti per interagire con gli ioni cloruro negativi ha ridotto significativamente la corrente rispetto al CLN7 normale. Infine, eliminando il MFSD8 il gene ha in gran parte fermato le correnti di cloruro, mentre l’aggiunta di CLN7 di topo ha salvato queste correnti.

“Queste proprietà elettrofisiologiche e farmacologiche suggeriscono che il CLN7 agisce come un canale del cloro”, hanno scritto i ricercatori.

Gli esperimenti hanno anche confermato che il CLN7 svolge un ruolo indiretto nella modulazione dei livelli di calcio all’interno dei lisosomi, oltre a regolare il pH lisosomiale e stabilire un potenziale di membrana. Questa è una differenza di tensione tra l’interno e l’esterno del lisosoma.

Successivamente, il team ha studiato l’impatto di quattro MFSD8 mutazioni genetiche che si trovano comunemente nei pazienti con malattia di Batten della fine dell’infanzia. Mentre tutte e quattro le mutazioni hanno ridotto le correnti di cloro rispetto al normale CLN7, due delle mutazioni che portano a sintomi più gravi avevano difetti più gravi nella funzione del canale del cloro.

“Questi risultati possono fornire una spiegazione meccanicistica parziale per i gradi differenziali dei sintomi clinici tra queste quattro mutazioni CLN7”, hanno osservato gli scienziati.

Infine, la dimensione dei lisosomi nelle cellule embrionali in coltura isolate da topi allevati per mancare di CLN7 era maggiore delle cellule normali a causa dell’accumulo di lipofuscine, come si è visto nei pazienti con CLN7. L’aggiunta di CLN7 nelle cellule ha ridotto significativamente questo accumulo.

Nelle cellule di topo prive di CLN7, c’è stata anche una diminuzione della capacità del lisosoma di degradare le proteine ​​e un aumento dei livelli di ossidazione dei lipidi simili ai grassi, “che può essere un fattore importante che porta alla morte cellulare nella malattia di CLN7”, ha scritto lo scienziato .

Gli stessi topi hanno mostrato un accumulo di lipofuscine nel cervello e, a 4-6 mesi di età, avevano una degenerazione della retina, coerente con la perdita della vista osservata nei pazienti.

“Insieme, i nostri risultati suggeriscono che lo sviluppo di farmaci specifici per ripristinare la funzione del CLN7 mutante o per regolare altri canali/trasportatori di ioni cloruro lisosomiale simili… dovrebbe essere una strategia terapeutica promettente per mitigare le malattie legate al CLN7”, gli scienziati ha scritto.

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