Nouvelles infos sur les syn clonopathies et l'alpha-synucléine
Des recherches montrent des gènes cruciaux impliqués dans la propagation des agrégats d'alpha-synucléine.
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Table des matières
- Le Rôle de l'Alpha-Synucléine
- Transmission et Absorption des Agrégats
- La Promesse des Protéoglycanes Sulfates de Héparane (HSPGs)
- Identification des Facteurs Clés qui Influencent l'Absorption
- Importance des Niveaux d'Héparane Sulfate
- Le Mécanisme Derrière le Processus d'Absorption
- Rôle de C3orf58 et SLC39A9 dans d'Autres Types de Cellules
- Implications pour les Future Recherche et Thérapies
- Conclusion
- Source originale
Les synucléinopathies, c'est des maladies qui font que le cerveau se détériore lentement. Ça comprend des trucs comme la maladie de Parkinson, la démence à corps de Lewy et l'atrophie multisystémique. Le point commun entre ces maladies, c'est l'accumulation d'une protéine appelée Alpha-synucléine dans le cerveau. Quand cette protéine se déforme, elle forme des amas qui peuvent se propager et endommager les cellules du cerveau, entraînant les symptômes qu'on voit dans ces maladies.
Le Rôle de l'Alpha-Synucléine
L'alpha-synucléine, c'est une protéine qu'on trouve dans le cerveau. Normalement, elle aide à la communication entre les cellules nerveuses. Mais dans les synucléinopathies, cette protéine change de forme et s'agrège de manière anormale. Ces Agrégats peuvent se déplacer d'une cellule à l'autre, ce qui pourrait jouer un rôle dans la progression des maladies. La propagation de ces agrégats a été démontrée lors d'une expérience où des tissus d'un patient en bonne santé ont été transplantés dans le cerveau d'un patient atteint de Parkinson, et les agrégats sont apparus dans le tissu transplanté.
Transmission et Absorption des Agrégats
Les chercheurs pensent que la propagation des agrégats d'alpha-synucléine d'une cellule à l'autre peut se faire de plusieurs manières. Ça comprend :
- La libération de petites particules appelées exosomes par une cellule, qui peuvent transporter de l'alpha-synucléine.
- Des connexions entre les cellules appelées nanotubes de tunnel, qui permettent le transfert de matériaux.
- Le mouvement à travers les synapses, les jonctions où les cellules nerveuses communiquent.
- Le processus où des protéines mal repliées sont libérées par une cellule et absorbées par une autre.
Les mécanismes exacts qui permettent à ces agrégats d'entrer dans d'autres cellules ne sont pas encore clairs. Les chercheurs ont identifié plusieurs voies et protéines impliquées dans ce processus, mais la variabilité des méthodes expérimentales a rendu difficile de préciser les détails.
La Promesse des Protéoglycanes Sulfates de Héparane (HSPGs)
Une zone de recherche prometteuse se concentre sur un type de récepteur à la surface des cellules, les protéoglycanes sulfates de héparane (HSPGs). Les HSPGs jouent un rôle crucial dans la façon dont les agrégats d'alpha-synucléine sont absorbés par différents types de cellules dans le cerveau. Des études ont montré que désactiver les gènes qui produisent les HSPGs réduit considérablement l'absorption de ces agrégats.
Les HSPGs sont constitués de protéines modifiées avec des chaînes de sucres appelées héparane sulfate. Ces modifications se produisent dans le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi de la cellule. Les chaînes d'héparane sulfate peuvent influencer la façon dont les protéines interagissent avec les cellules. Quand ça fonctionne bien, les HSPGs aident à faire entrer certaines molécules dans les cellules.
Identification des Facteurs Clés qui Influencent l'Absorption
Dans une étude récente, les chercheurs ont voulu identifier les facteurs cellulaires qui influencent l'absorption des agrégats d'alpha-synucléine en utilisant une méthode appelée dépistage CRISPR à l'échelle du génome. Cette méthode permet aux scientifiques de désactiver des gènes spécifiques dans les cellules et d'observer les effets.
Les chercheurs ont découvert que certains gènes régulent l'expression des HSPGs. En particulier, ils ont trouvé de nouveaux gènes dont le silence a considérablement diminué l'absorption des agrégats d'alpha-synucléine. Par exemple, désactiver deux gènes spécifiques-C3orf58 et SLC39A9-a provoqué des changements notables dans la production et la modification de l'héparane sulfate. Cela a entraîné une réduction substantielle de l'absorption des agrégats d'alpha-synucléine par les cellules.
Importance des Niveaux d'Héparane Sulfate
Les chercheurs ont noté des différences dans les niveaux d'héparane sulfate dans les cellules manquant des gènes C3orf58 et SLC39A9. Ces différences semblaient influencer la capacité des agrégats à se lier à la surface des cellules, ce qui à son tour affectait la quantité d'agrégats pouvant entrer dans les cellules.
L'étude a également exploré comment C3orf58 et SLC39A9 sont liés au bon fonctionnement de l'héparane sulfate. C3orf58 semble crucial pour l'absorption des agrégats d'alpha-synucléine, tandis que SLC39A9 aide à maintenir les niveaux de zinc dans les cellules, ce qui pourrait aussi jouer un rôle dans la régulation des niveaux d'héparane sulfate.
Le Mécanisme Derrière le Processus d'Absorption
Les chercheurs voulaient examiner comment ces gènes identifiés influencent la liaison des agrégats d'alpha-synucléine à la surface des cellules. Ils ont découvert que la liaison de ces agrégats dépend largement des HSPGs. Quand les cellules étaient traitées avec certaines enzymes pour enlever l'héparane sulfate ou empêcher sa modification, la liaison des agrégats d'alpha-synucléine à la surface des cellules était considérablement réduite.
Cependant, même sans comprendre complètement comment ces modifications se produisent, les chercheurs ont pu établir des liens entre les niveaux d'héparane sulfate dans les cellules et l'efficacité de l'absorption des agrégats d'alpha-synucléine.
Rôle de C3orf58 et SLC39A9 dans d'Autres Types de Cellules
Les chercheurs ont ensuite voulu voir si C3orf58 et SLC39A9 jouaient un rôle similaire dans les cellules cérébrales humaines, en particulier les microglies, qui sont importantes pour nettoyer les débris et maintenir la santé dans le cerveau. L'étude a montré que désactiver le gène C3orf58 dans les microglies a entraîné une réduction significative de l'absorption des agrégats d'alpha-synucléine. En revanche, désactiver SLC39A9 n'a pas eu d'impact substantiel.
Ça indique que C3orf58 est particulièrement important dans le contexte des microglies et suggère que des thérapies ciblant ce gène pourraient être bénéfiques pour les conditions impliquant l'agrégation d'alpha-synucléine.
Implications pour les Future Recherche et Thérapies
Les résultats de cette recherche ont des implications importantes pour comprendre comment les synucléinopathies se développent et progressent. En identifiant des gènes comme C3orf58 et SLC39A9 qui influencent spécifiquement l'absorption des agrégats d'alpha-synucléine, les chercheurs peuvent travailler sur le développement de thérapies ciblées qui pourraient ralentir ou prévenir la propagation de ces agrégats nocifs dans le cerveau.
Les recherches futures pourraient se concentrer sur les mécanismes exacts par lesquels ces gènes influencent les niveaux d'héparane sulfate et l'intégrité des processus d'absorption cellulaires. Comprendre ces processus en détail pourrait mener au développement de nouvelles stratégies pour lutter contre des maladies comme Parkinson et d'autres conditions connexes.
Conclusion
En résumé, les synucléinopathies sont des maladies complexes liées au repliement incorrect et à l'agrégation de l'alpha-synucléine dans le cerveau. La recherche met en lumière les rôles cruciaux joués par des gènes spécifiques dans l'absorption de ces agrégats, offrant des perspectives significatives sur des cibles thérapeutiques potentielles. À mesure qu'on en apprend plus sur ces processus, l'espoir est de développer des traitements efficaces qui peuvent aider à gérer ou même prévenir la progression de ces conditions difficiles.
Titre: A genome-wide CRISPR/Cas9 screen identifies genes that regulate the cellular uptake of α-synuclein fibrils by modulating heparan sulfate proteoglycans
Résumé: Synucleinopathies are characterized by the accumulation and propagation of -synuclein (-syn) aggregates throughout the brain, leading to neuronal dysfunction and death. Understanding how these aggregates propagate from cell to cell in a prion-like fashion thus holds great therapeutic promises. Here, we focused on understanding the cellular processes involved in the entry and accumulation of pathological -syn aggregates. We used an unbiased FACS-based genome-wide CRISPR/Cas9 knockout (KO) screening to identify genes that regulate the accumulation of -syn preformed fibrils (PFFs) in cells. We identified key genes and pathways specifically implicated in -syn PFFs intracellular accumulation, including heparan sulfate proteoglycans (HSPG) biosynthesis and Golgi trafficking. We show that all confirmed hits affect heparan sulfate (HS), a post-translational modification known to act as a receptor for proteinaceous aggregates including of -syn and tau. Intriguingly, KO of SLC39A9 and C3orf58 genes, encoding respectively a Golgi-localized exporter of Zn2+, and the Golgi-localized putative kinase DIPK2A, specifically impaired the uptake of -syn PFFs uptake but not of tau oligomers, by preventing the binding of PFFs to the cell surface. Mass spectrometry-based analysis of HS chains indicated major defects in HS maturation in SLC39A9 and C3orf58 KO cells, explaining the cell surface binding deficit. Our findings now clearly establish these two genes as HSPG-modulating factors. Interestingly, C3orf58 KO human iPSC-derived microglia exhibited a strong reduction in their ability to internalize -syn PFFs. Altogether, our data establish HSPGs as major receptors for -syn PFFs binding on the cell surface and identifies new players in -syn PFFs cell surface binding and uptake.
Auteurs: Edward A. Fon, B. Vanderperre, A. Muraleedharan, M.-F. Dorion, F. Larroquette, E. Del Cid Pellitero, N. Rajakulendran, C. X.- Q. Chen, R. Lariviere, C. Michaud-Tardif, R. Chidiac, D. Lipuma, G. Macleod, R. Thomas, Z. Wang, W. E. Reintsch, W. Luo, I. Shlaifer, F. Zhang, K. Xia, Z. Steinhart, R. J. Linhardt, J.-F. Trempe, J. Liu, T. Durcan, S. Angers
Dernière mise à jour: 2024-07-09 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.29.560170
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.29.560170.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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