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# Ciencias de la Salud# Medicina Genética y Genómica

Nuevas ideas sobre las variantes del gen MFN2 y la debilidad muscular

La investigación revela cómo la variante Q367H afecta la función muscular y la inflamación.

― 6 minilectura


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Las Mitocondrias son estructuras pequeñas en nuestras células que producen energía. Son muy activas y pueden cambiar de forma, moverse y conectarse con otras partes de la célula. Una proteína conocida como MFN2 es importante para que las mitocondrias se conecten y trabajen bien juntas. Cambios o variantes en el gen MFN2 pueden llevar a enfermedades, especialmente condiciones que afectan los nervios y los músculos.

El papel de MFN2 en el cuerpo

MFN2 ayuda a que las mitocondrias se unan. También conecta las mitocondrias con otras estructuras en la célula, como el retículo endoplásmico, que es importante para la producción de energía. Esta proteína participa en cómo las células manejan las gotitas de grasa, cómo eliminan las mitocondrias dañadas y cómo las mitocondrias interactúan con el núcleo de la célula.

Cuando el gen MFN2 está dañado, puede provocar problemas como la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth, una condición que afecta los nervios y causa debilidad, entumecimiento y dolor. Además de problemas nerviosos, algunas variantes de MFN2 también pueden causar Debilidad Muscular y otros inconvenientes, como pérdida de visión y audición.

El caso de la variante MFN2 Q367H

En esta conversación, nos enfocamos en una variante específica del gen MFN2 llamada Q367H. Un paciente en sus 70s mostró signos de debilidad muscular que empeoró en dos años. Esta debilidad afectó su capacidad para caminar, subir escaleras y levantarse de una posición sentada. No había señales de daño nervioso, pero las pruebas mostraron un aumento en una enzima muscular, indicando daño muscular.

Los investigadores sospecharon que había una causa genética detrás de los síntomas del paciente. Encontraron la variante Q367H en el gen MFN2 a través de pruebas genéticas. Esta variante reemplaza un aminoácido en la proteína, lo que podría cambiar cómo funciona la proteína. La variante Q367H no se había estudiado bien antes.

Pruebas y hallazgos del paciente

Para entender cómo la variante Q367H afecta a las células, los investigadores examinaron células de piel tomadas del paciente. Compararon estas células con las de personas sanas.

  1. Niveles de proteína: No hubo cambios significativos en las cantidades de proteínas clave involucradas en la fusión mitocondrial. Sin embargo, era importante investigar más sobre las funciones celulares y cómo estaban afectadas por la variante Q367H.

  2. Forma y función mitocondrial: Los investigadores examinaron la forma de las mitocondrias en las células del paciente. En condiciones normales, no se observaron diferencias. Sin embargo, cuando las células se cultivaron en un medio especial sin azúcar, las células del paciente mostraron mitocondrias fragmentadas y producción de energía reducida.

  3. ADN mitocondrial (mtDNA): Las mitocondrias tienen su propio ADN, que es esencial para producir energía. Los investigadores encontraron que el número de estructuras de mtDNA (nucleóides) se redujo en las células del paciente bajo ciertas condiciones, lo que indica problemas potenciales con la función mitocondrial.

  4. Gotas lipídicas: Las células del paciente también tenían más gotitas de grasa, lo que sugiere que la producción de energía a partir de grasas estaba afectada. Cuando los investigadores revisaron cómo las grasas se movían dentro de las células, encontraron que las células del paciente no podían transferir grasas de manera efectiva a las mitocondrias para obtener energía.

  5. Inflamación: Un hallazgo importante y sorprendente fue que las células del paciente mostraron signos de inflamación vinculada al mtDNA. Esto significa que el mtDNA dañado probablemente estaba desencadenando señales inflamatorias en las células.

El papel de la inflamación

Se cree que esta inflamación juega un papel en la debilidad muscular observada en el paciente. Los investigadores encontraron niveles elevados de genes asociados con la inflamación en las células del paciente, lo que significa que el cuerpo estaba reaccionando a la presencia de mtDNA anormal.

  1. Vías de inflamación: Los investigadores identificaron dos vías principales involucradas en esta inflamación: TLR9 y cGAS-STING. Ambas vías pueden detectar mtDNA fuera de las mitocondrias y pueden llevar a una respuesta inflamatoria.

  2. Transdiferenciación a células musculares: Para tener una visión más clara de estos procesos, los investigadores convirtieron las células de piel del paciente en células musculares. Notaron que las células musculares también mostraban los mismos patrones de inflamación, y hubo un aumento adicional en la expresión de genes inflamatorios comparado con las células fibroblásticas.

Conclusión

El caso de la variante Q367H en el gen MFN2 presenta una nueva comprensión de cómo cambios genéticos específicos pueden llevar a debilidad muscular. Los hallazgos de las células del paciente sugieren que la variante no solo afecta la producción de energía, sino que también desencadena respuestas inflamatorias que contribuyen al daño muscular.

Este ejemplo resalta la importancia de entender los diversos roles de los genes y cómo pueden influir en la salud. La investigación también apunta a posibles vías para tratamiento y comprensión de cómo se podrían abordar condiciones musculares similares en el futuro.

Al estudiar variantes genéticas como Q367H, los científicos esperan descubrir perspectivas más profundas sobre los trastornos musculares y desarrollar nuevas estrategias para el cuidado y manejo.


Se necesita más investigación para entender completamente las implicaciones de la variante MFN2 Q367H y cómo se puede usar para ayudar a otras personas con condiciones similares. Identificar y caracterizar estas variantes genéticas puede llevar a un mejor diagnóstico, comprensión y tratamiento de enfermedades relacionadas con los músculos.

Fuente original

Título: The MFN2 Q367H variant from a patient with late-onset distal myopathy reveals a novel pathomechanism connected to mtDNA-mediated inflammation

Resumen: BackgroundMFN2 encodes a multifunctional mitochondrial protein best known for its role mitochondrial fusion. While pathogenic variants in MFN2 typically cause Charcot-Marie-Tooth disease subtype 2A, an axonal peripheral neuropathy, exome sequencing identified an uncharacterized MFN2 variant, Q367H, in a patient diagnosed with late-onset distal myopathy without peripheral neuropathy. Although impaired mitochondrial fusion can cause mtDNA-mediated inflammation via TLR9 activation of NF-kB, which is linked to myopathy in a mouse model of MFN1 deficiency, this pathway has not yet been functionally linked to MFN2 pathology. MethodsTo investigate if the Q367H MFN2 variant contributes to the patient phenotype, we applied several biochemical and molecular biology techniques to characterize patient fibroblasts and transdifferentiated myoblasts for several functions mediated by MFN2. We also examined TLR9 and cGAS-STING mtDNA-mediated inflammatory pathways. FindingsPatient fibroblasts showed changes consistent with impairment of several MFN2 functions. When grown in standard glucose media, patient fibroblasts had reduced oxidative phosphorylation and elevated levels of lipid droplets. When grown in galactose media, patient fibroblasts had fragmented mitochondria, reduced mito-ER contact sites, and enlarged mtDNA nucleoids. Notably, under both media conditions, mtDNA was present outside of the mitochondrial network, where it co-localized with early endosomes. We also observed activation of both TLR9/NF-kB and cGAS-STING inflammation in fibroblasts. Moreover, the inflammatory signaling was increased 3-10 fold in transdifferentiated patient myoblasts, which also exhibited reduced mito-ER contacts and altered mtDNA nucleoids. InterpretationWe report a patient with myopathy, but without the typical peripheral neuropathy associated with MFN2 disease variants. As elevated inflammation can cause myopathy, linking the Q367H MFN2 variant with elevated TLR9 and cGAS/STING signaling, which is amplified in transdifferentiated myoblasts, provides novel insight into the patients phenotype. Thus, we establish a potential novel pathomechanism connecting MFN2 dysfunction to mtDNA-mediated inflammation.

Autores: Timothy Shutt, M. Zaman, G. Sharma, W. Almutawa, T. Soule, R. Sabouny, M. Joel, G. Pfeffer

Última actualización: 2024-06-21 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.06.20.24309123

Fuente PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.06.20.24309123.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

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