Impact des variants UBA5 sur les troubles génétiques

Des variants du gène UBA5 chez l’humain ont été liés à certains troubles génétiques hérités de manière autosomale récessive. Un des principaux troubles provoqués par ces changements génétiques est l'encéphalopathie développementale et épileptique 44 (DEE44). Les patients avec cette condition montrent souvent des problèmes liés au développement et des Crises. Les signes spécifiques de DEE44 incluent des Retards de développement, des problèmes de mouvement et des difficultés avec les fonctions intellectuelles. Beaucoup de ces individus connaissent aussi des crises, une mauvaise croissance et une taille de tête plus petite. Des études d'imagerie du cerveau peuvent montrer des signes de myélinisation retardée et d'autres anomalies.

En plus de DEE44, des mutations dans le gène UBA5 ont également été liées à une autre condition appelée ataxie spinocérébelleuse 24, qui entraîne des problèmes de mouvement dès l'enfance. Une famille spécifique a été notée pour avoir un changement génétique unique dans UBA5, entraînant une neuropathie congénitale sévère.

UBA5 joue un rôle crucial dans un processus connu sous le nom de Ufmylation, qui modifie les protéines après leur synthèse. Ce processus aide à contrôler la stabilité et la fonction des protéines, ce qui est important pour diverses fonctions biologiques. La UFMylation est présente chez de nombreuses formes de vie, y compris les animaux et les plantes. Le processus commence lorsqu'une partie spécifique de UFM1 (une protéine semblable à l'ubiquitine) est préparée par des enzymes, lui permettant de se fixer à UBA5. UBA5, à son tour, travaille avec une autre enzyme, UFC1, pour transférer UFM1 aux protéines cibles.

#Construction d'un Modèle pour Étudier les Variants UBA5

Pour mieux étudier l'impact des mutations UBA5, les scientifiques ont créé des modèles de mouches à fruits. Les mouches sont un excellent modèle car leurs gènes ressemblent à ceux des humains. La protéine UBA5 dans les mouches est environ 64 % identique à la version humaine. En créant des mouches qui portent le gène UBA5 humain, les chercheurs peuvent observer comment des changements spécifiques dans le gène affectent la fonction de UBA5 et la santé des mouches.

Les chercheurs ont d'abord confirmé que retirer le gène UBA5 chez les mouches est mortel. Ces résultats indiquent que UBA5 est essentiel pour la survie. Ensuite, ils ont introduit un gène UBA5 humain dans ces mouches pour voir si cela pouvait sauver les effets létaux. Les résultats ont montré que lorsque le gène humain était correctement exprimé, il pouvait en effet fonctionner chez les mouches, prouvant que l'activité de la protéine est similaire à travers les espèces.

#Investigation de l'Expression UBA5 chez les Mouches

Les scientifiques ont examiné où le gène UBA5 est exprimé dans les mouches à fruits, en se concentrant sur le système nerveux central et d'autres tissus. Ils ont découvert que UBA5 est présent dans plusieurs types de cellules chez les mouches, y compris certaines neurones et cellules gliales. Cela suggère que UBA5 a des fonctions importantes dans le système nerveux. Les chercheurs ont ensuite étudié si UBA5 est nécessaire dans des tissus spécifiques. Ils ont découvert qu'il est requis dans divers tissus pour un développement correct.

#Évaluation de l'Impact des Variants UBA5

Après avoir établi un modèle, les chercheurs ont examiné comment différents variants de UBA5 affectent la santé des mouches. Ils ont testé à la fois les versions normales et variantes du gène UBA5 chez les mouches pour voir comment ces changements impacteraient la survie, le développement et le mouvement. Pour cela, ils ont classé les variants en trois groupes selon leur capacité à sauver la létalité chez les mouches mutantes UBA5. Les variants du groupe I ont complètement sauvé la survie, les variants du groupe II ont entraîné un sauvetage partiel, et les variants du groupe III n'ont pas réussi à sauver les mouches, indiquant qu'ils impactaient gravement la fonction de UBA5.

#Observation des Effets sur le Développement et la Durée de Vie

Les chercheurs ont observé comment les variants UBA5 affectaient le temps qu'il fallait pour que les mouches deviennent adultes et leur durée de vie globale. Les variants du groupe II ont causé des retards notables dans le développement et une durée de vie réduite. Certains variants du groupe I n'ont pas entraîné de problèmes significatifs, tandis que d'autres ont causé des durées de vie écourtées mais n'ont pas affecté le timing du développement spécifiquement.

Ils ont aussi regardé comment ces variants impactaient les mouvements des mouches et leur réponse au stress mécanique, comme d’être secouées. Certains variants ont entraîné une capacité de grimper réduite et une sensibilité accrue à la stimulation mécanique, menant à des comportements ressemblant à des épisodes de type convulsif.

#Analyse de la Structure de la Protéine UBA5

Pour lier directement les mutations UBA5 à leurs effets biochimiques, les chercheurs ont créé des modèles détaillés de la structure de la protéine UBA5. Ils ont pu mettre en évidence où se trouvent les variants spécifiques dans cette structure et prédire comment ces changements pourraient affecter la capacité de UBA5 à fonctionner. Certains variants ont été trouvés pour perturber la capacité de la protéine à se lier à l'ATP, qui est essentiel pour son activité, tandis que d'autres ont impacté la stabilité générale de la protéine.

#Purification des Variants UBA5 pour des Tests Fonctionnels

Pour mieux comprendre comment ces variants UBA5 affectent la fonction, les chercheurs ont purifié différentes versions de la protéine UBA5 à partir de bactéries pour réaliser une série de tests. Ils ont découvert que deux variants ne pouvaient pas être exprimés correctement, indiquant qu'ils compromettaient gravement la structure de la protéine. D'autres variants ont montré seulement de légers changements de stabilité, tandis que certains ont eu des impacts négatifs significatifs sur la liaison à l'ATP et la capacité d'activer UFM1.

#Mesure de l'Activation de l'UFM1 et de la Transthiolation

L'étude incluait également une méthode novatrice pour mesurer l'activation de l'UFM1 et son transfert à UFC1, une étape cruciale dans le processus de UFMylation. En observant de près comment différents variants UBA5 fonctionnaient dans ce test, les chercheurs pouvaient capturer des données en temps réel sur l'efficacité de l'activation de l'UFM1.

Certains variants ont montré une perte de fonction considérable, tandis que d'autres ont présenté seulement des impacts minimes, corrélant bien avec les phénotypes observés chez les mouches à fruits. Notamment, les résultats ont indiqué que certains variants pourraient préserver certaines fonctions selon les conditions, comme la température.

#Combinaisons Génétique et Observations chez les Patients

La recherche a aussi analysé des combinaisons génétiques trouvées chez des patients avec DEE44. Beaucoup d'individus touchés avaient un variant léger associé à un variant plus sévère, ce qui semblait nécessaire pour développer des symptômes. L'étude montre que simplement avoir un variant léger est peu susceptible de causer des problèmes à lui seul, renforçant l'idée que les deux changements génétiques doivent interagir pour présenter les symptômes du trouble.

#Conclusion et Directions Futures

En résumé, cette étude a fourni des insights précieux sur la manière dont les variants UBA5 contribuent à certains troubles génétiques. En créant des modèles de mouches à fruits, les chercheurs ont pu évaluer efficacement la fonctionnalité de ces variants et les corréler avec des résultats réels chez les patients. Cela a également mis en lumière l'importance d'étudier les variants génétiques de manière plus complète, en considérant les interactions et combinaisons de différents variants.

À l'avenir, il y a un potentiel pour utiliser cette approche de recherche pour évaluer des variants dans d'autres gènes apparentés, ce qui pourrait aider à avancer la compréhension de diverses maladies génétiques et potentiellement guider les stratégies thérapeutiques à l'avenir. Les informations obtenues pourraient être critiques pour prédire les effets de nouveaux variants identifiés dans des contextes cliniques, contribuant aux soins des patients et au conseil génétique.