Исследование функций белка VPS33A при мукополисахаридоз-плюс синдроме

Ранее нами было выявлено новое заболевание из группы наследственных болезней обмена веществ с аутосомно-рецессивным типом наследования - мукополисахаридоз-плюс синдром (МПСПС). В результате проведенного полноэкзомного секвенирования была установлена патогенная гомозиготная мутация p.R498W в гене VPS33A. Целью настоящего исследования являлось изучение влияния мутации p.R498W в гене VPS33A на уровень белка и его функции. Клеточная модель заболевания была сгенерирована методом Crispr-Cas9. Исследование активности аутофагии проводилось путем анализа различий в количестве маркера аутофагосом LC3-II между образцами в присутствии или отсутствии ингибитора лизосом бафиломицина A1. Уровень эндоцитоза был определен при исследовании деградации рецепторов EGF. Было выявлено снижение уровня белка VPS33A в клеточных линиях с мутацией p.R498W в гетерозиготном и гомозиготном состоянии до ~43% и ~25%, соответственно. Мы выявили, что мутация p.R498W не оказывает влияния на основные известные функции белка VPS33A - эндоцитоз и аутофагию. Интенсивность флуоресценции в мутантных клетках была значительно повышена в сравнении с контролем, что свидетельствовало о смещении pH лизосом в кислую сторону. Повреждение домена 2-2, в котором расположена мутация p.R498W, приводило к дисфункции белка VPS33A. Фундаментальная значимость исследования обусловлена необходимостью расшифровки механизмов развития данного заболевания с целью поиска подходов к адекватной терапии.

мукополисахаридоз-плюс синдром, ген VPS33A, геномное редактирование, аутофагия, эндоцитоз

1. Kondo H., Maksimova N., Otomo T. et al. Mutation in VPS33A affects metabolism of glycosaminoglycans: a new type of mucopolysaccharidosis with severe systemic symptoms. Hum Mol Genet. 2017;26:173-183

2. Vasilev F., Sukhomyasova A., Otomo T. Mucopolysaccharidosis-Plus Syndrome.Int J Mol Sci. 2020;21(2):421

3. Gissen P., Johnson C.A., Gentle D. et al.Comparative evolutionary analysis of VPS33 homologues: Genetic and functional insights. Hum Mol Genet. 2005;14:1261-1270

4. Baker R.W., Jeffrey P.D., Hughson F.M. Crystal Structures of the Sec1/Munc18 (SM) Protein Vps33, Alone and Bound to the Homotypic Fusion and Vacuolar Protein Sorting (HOPS) Subunit Vps16. PLoS ONE. 2013;8:e67409

5. Ran F.A., Hsu P.D., Wright J. et al. Genome engineering using the CRISPR-Cas9 system. Nat Protoc. 2013;8(11):2281-2308

6. Klionsky D.J., Abdelmohsen K., Abe A. et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition). Autophagy. 2016;12:1-222

7. Pavlova E., Shatunov A., Wartosch L. et al. The lysosomal disease caused by mutant VPS33A. Hum Mol Genet. 2019;28(15):2514-2530

8. Jiang P., Nishimura T., Sakamaki Y. et al. The HOPS complex mediates autophagosome-lysosome fusion through interaction with syntaxin 17. Mol Biol Cell. 2014;25:1327-1337