Le rôle de DNAJC7 dans la SLA : un regard de plus près
Explorer comment les mutations de DNAJC7 affectent la santé des neurones moteurs chez les patients atteints de SLA.
Andrew C. Fleming, Nalini R. Rao, Matthew Wright, Jeffrey N. Savas, Evangelos Kiskinis
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Table des matières
La sclérose latérale amyotrophique (ALS) est une maladie grave et souvent dévastatrice qui touche les cellules nerveuses dans le cerveau et la moelle épinière. Cette condition entraîne une faiblesse progressive des muscles alors que les cellules nerveuses qui les contrôlent commencent à mal fonctionner et à mourir. Les personnes atteintes d'ALS trouvent souvent de plus en plus difficile de bouger, de parler ou même de respirer.
Il y a deux principaux types d'ALS : sporadique et familial. L'ALS sporadique est la forme courante, représentant environ 90 % des cas. Elle se manifeste généralement sans antécédents familiaux. En revanche, l'ALS familial est rare, ne représentant pas plus de 12 % des cas, et elle se transmet souvent dans les familles. Les causes génétiques de l'ALS familial impliquent un mélange de plus de 30 gènes différents qui affectent le fonctionnement des cellules.
C'est quoi DNAJC7 ?
DNAJC7 est un gène récemment lié à l'ALS. Ce gène code pour une protéine qui aide d'autres protéines à se replier correctement et à fonctionner bien. Un bon repliement des protéines est vital parce que des protéines mal repliées peuvent provoquer des problèmes comme ceux observés dans l'ALS. On pense que DNAJC7 joue un rôle important dans le maintien de l'équilibre et de la santé des protéines dans les cellules, y compris celles du système nerveux.
Les chercheurs ont remarqué que des variations dans DNAJC7 pouvaient causer des problèmes dans les Neurones moteurs, qui sont les cellules nerveuses responsables du mouvement. En particulier, certaines personnes atteintes d'ALS ont des mutations dans DNAJC7, ce qui soulève la question : comment ce gène affecte-t-il le fonctionnement des neurones moteurs ?
Comment DNAJC7 affecte les neurones moteurs
Les scientifiques sont très intéressés par la manière dont les mutations de DNAJC7 peuvent entraîner l'ALS. Leur objectif est de découvrir ce qui ne va pas dans les neurones moteurs quand il y a un problème avec DNAJC7. Des études préliminaires montrent que s'il n'y a pas assez de DNAJC7 fonctionnel, certaines protéines peuvent ne pas se replier correctement, et certaines peuvent même devenir insolubles, ce qui signifie qu'elles ne peuvent pas faire leur travail. Une protéine essentielle affectée par un manque de DNAJC7 s'appelle HNRNPU, qui est connue pour son rôle dans le traitement de l'ARN, la molécule qui aide à transporter les instructions de l'ADN pour fabriquer des protéines.
Quand DNAJC7 ne fonctionne pas bien, HNRNPU se retrouve piégée et ne fonctionne pas bien, ce qui complique la gestion d'autres processus importants dans les cellules. Le résultat, c'est que les neurones moteurs deviennent plus sensibles au Stress et aux dommages, entraînant leur dégradation.
DNAJC7 et Réponse au Stress
Chaque cellule de ton corps fait face au stress de temps en temps, que ce soit à cause de changements environnementaux ou à l'intérieur du corps lui-même. Dans les cellules saines, des mécanismes sont en place pour gérer ce stress, notamment grâce à un processus appelé la réponse au choc thermique. C'est là que Hsf1, un contrôleur principal de cette réponse, entre en jeu.
HSF1 s'assure qu'en cas de stress, la cellule peut produire suffisamment de Protéines de choc thermique (HSP), qui aident d'autres protéines à se replier correctement et à éliminer les endommagées. Pense à HSF1 comme le manager d'un restaurant bondé pendant l'heure du dîner, s'assurant que tout roule.
Dans les neurones moteurs avec des mutations DNAJC7, HSF1 ne fonctionne pas aussi bien. Cela signifie que les cellules ont du mal à répondre au stress, augmentant le risque de dommages ou de mort.
Tester le Stress des Neurones Moteurs
Pour explorer comment les mutations de DNAJC7 entraînent du stress dans les neurones moteurs, les scientifiques ont fait des expériences en utilisant des modèles dérivés de cellules souches humaines. Cela leur a permis d'observer de près les cellules et de voir comment elles réagissaient à divers stress.
Les chercheurs ont découvert que lorsque les stress étaient appliqués à ces cellules, celles avec une mutation DNAJC7 se comportaient un peu comme une voiture de sport mal réglée en montant une colline : elles peinaient et s'arrêtaient souvent. En particulier, lorsque le stress était appliqué, ces neurones moteurs montraient un taux de dégénération plus élevé par rapport aux cellules normales.
Une découverte cruciale était que HSF1 ne s'activait pas assez rapidement pour aider les cellules à répondre au stress. C'est comme si l'alarme incendie avait retenti, mais le manager (HSF1) avait pris une pause café supplémentaire avant de réagir.
Les Interactions de DNAJC7
Pour mieux comprendre les voies affectées par les mutations de DNAJC7, les chercheurs ont examiné les protéines qui interagissent avec lui. Ils ont identifié une famille de protéines appelées protéines de choc thermique qui sont responsables de tâches cruciales comme aider d'autres protéines à se replier correctement et éliminer les protéines dysfonctionnelles.
Parmi ces interactions, des acteurs importants comme HSPA1A, HSPA8 et HSP90 ont été trouvés. La présence de ces protéines suggère que DNAJC7 travaille en étroite collaboration avec d'autres aides pour maintenir la santé cellulaire.
Les connexions entre DNAJC7 et les protéines de réponse au stress mettent en lumière un réseau complexe d'interactions. Quand une partie du système est dysfonctionnelle, comme DNAJC7, cela peut avoir un effet d'entraînement sur tout le réseau de protéines essentielles à la survie cellulaire.
Approches Thérapeutiques Potentielles
Vu le rôle de HSF1 dans la gestion du stress dans les neurones moteurs, les chercheurs envisagent de voir si augmenter les niveaux de HSF1 pourrait aider à contrer l'impact des mutations de DNAJC7. Dans les essais, ils ont constaté que quand HSF1 était surexprimé dans des cellules mutantes, ça améliorait leur capacité à survivre au stress-un peu comme si on montait la température dans un four pour s'assurer que le gâteau monte bien.
Cette découverte est importante car elle suggère une direction potentielle pour des thérapies ciblant l'ALS. En se concentrant sur l'amélioration de l'activité de HSF1 ou de la réponse au choc thermique dans son ensemble, les chercheurs pourraient peut-être créer de nouveaux traitements qui aident à protéger les neurones moteurs des dommages causés par les mutations de DNAJC7.
Le Contexte Global
Tout en se concentrant sur DNAJC7 et ses interactions, il est essentiel de se rappeler que l'ALS est une maladie complexe, influencée par de nombreux facteurs, à la fois génétiques et environnementaux. L'interaction entre différentes protéines et processus cellulaires ajoute des couches de complexité à la façon dont l'ALS se développe.
De plus, les leçons tirées de l'étude de DNAJC7 pourraient également s'appliquer à d'autres formes génétiques d'ALS, ainsi qu'à des cas sporadiques, qui sont beaucoup plus courants. L'espoir est qu'en comprenant le fonctionnement interne des neurones moteurs et leurs réponses au stress, on puisse ouvrir la voie à des traitements efficaces qui améliorent la qualité de vie des personnes touchées par l'ALS.
Conclusion
En résumé, DNAJC7 est un acteur important dans le maintien de la santé des neurones moteurs. Les mutations de ce gène perturbent l'équilibre du repliement des protéines et la réponse au stress, laissant les cellules vulnérables à la dégénérescence. En comprenant mieux le rôle de DNAJC7 et des protéines connexes comme HSF1, les chercheurs espèrent adapter des stratégies thérapeutiques pour protéger les neurones moteurs et freiner la progression de l'ALS.
Et qui sait ? Un jour, avec suffisamment de recherche et de détermination, on pourrait bien découvrir comment garder ces cellules nerveuses rebelles en marche, même quand le stress devient réel. Alors, levons notre verre à la science-qu'elle continue à relever ces défis avec précision et un brin d'ingéniosité !
Titre: The ALS-associated co-chaperone DNAJC7 mediates neuroprotection against proteotoxic stress by modulating HSF1 activity
Résumé: The degeneration of neurons in patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is commonly associated with accumulation of misfolded, insoluble proteins. Heat shock proteins (HSPs) are central regulators of protein homeostasis as they fold newly synthesized proteins and refold damaged proteins. Heterozygous loss-of- function mutations in the DNAJC7 gene that encodes an HSP co-chaperone were recently identified as a cause for rare forms of ALS, yet the mechanisms underlying pathogenesis remain unclear. Using mass spectrometry, we found that the DNAJC7 interactome in human motor neurons (MNs) is enriched for RNA binding proteins (RBPs) and stress response chaperones. MNs generated from iPSCs with the ALS-associated mutation R156X in DNAJC7 exhibit increased insolubility of its client RBP HNRNPU and associated RNA metabolism alterations. Additionally, DNAJC7 haploinsufficiency renders MNs increasingly susceptible to proteotoxic stress and cell death as a result of an ablated HSF1 stress response pathway. Critically, expression of HSF1 in mutant DNAJC7 MNs is sufficient to rescue their sensitivity to proteotoxic stress, while postmortem ALS patient cortical neurons exhibit a reduction in the expression of HSF1 pathway genes. Taken together, our work identifies DNAJC7 as a crucial mediator of HNRNPU function and stress response pathways in human MNs and highlights HSF1 as a therapeutic target in ALS.
Auteurs: Andrew C. Fleming, Nalini R. Rao, Matthew Wright, Jeffrey N. Savas, Evangelos Kiskinis
Dernière mise à jour: 2024-12-01 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.01.626216
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.01.626216.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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