Les mutations associées à l'autisme dans la sous-unité du canal calcique CaVβ2 augmentent les courants Ba2 et conduisent à une modulation différentielle par la protéine RGK Gem

Aperçu: G.M.

Les canaux calciques voltage-dépendants (VGCC) sont des hétéromères composés de plusieurs sous-unités. Des mutations dans les gènes codant pour les sous-unités VGCC auraient été associées à des "troubles du spectre de l'autisme" (TSA). Dans une étude précédente, nous avons identifié des mutations faux-sens électrophysiologiquement pertinentes des sous-unités CaVβ2 des VGCC. De cela, nous avons dérivé l'hypothèse que plusieurs mutations CaVβ2 associées aux TSA présentent des caractéristiques communes sensibilisant les LTCC et / ou augmentant les courants. À l'aide d'un squelette CaVβ2d, nous avons effectué de vastes analyses patch-clamp sur cellules entières et à canal unique des courants Ba2 transportés par les sous-unités de pores Cav1.2 co-transfectées avec les mutations CaVβ2 décrites précédemment (G167S, S197F) ainsi qu'un point récemment identifié mutation (V2D). De plus, l'interaction des sous-unités CaVβ2d mutées avec la protéine RGK Gem a été analysée par des tests de co-immunoprécipitation et des études électrophysiologiques. 

Les analyses patch-clamp ont révélé que toutes les mutations augmentent les courants Ba2, par ex. en diminuant l'inactivation ou en augmentant la fraction des balayages actifs. Toutes les mutations CaVβ2 interagissent avec Gem, mais diffèrent dans l'étendue et les caractéristiques de la modulation par cette protéine RGK (par exemple, diminution de la fraction des balayages actifs: CaVβ2d_G167S> CaVβ2d_V2D> CaVβ2d_S197F). 

En conclusion, les enregistrements patch-clamp des mutations CaVβ2d associées au TSA ont révélé une modulation différentielle des courants Ba2 véhiculés par CaV1.2 suggérant une sorte d '"empreinte électrophysiologique" . 

L'augmentation de courant finalement observée avec toutes les mutations CaVβ2d analysées pourrait contribuer à la physiopathologie complexe des TSA et par cela indiquer un possible mécanisme moléculaire sous-jacent.

Neurobiol Dis. 2019 Dec 27:104721. doi: 10.1016/j.nbd.2019.104721.

Autism-associated mutations in the Ca_Vβ₂ calcium-channel subunit increase Ba²⁺-currents and lead to differential modulation by the RGK-protein Gem

Despang P¹, Salamon S¹, Breitenkamp A¹, Kuzmenkina E¹, Herzig S², Matthes J³.

Author information

1

Centre of Pharmacology, University of Cologne, Cologne, Germany.

2

Centre of Pharmacology, University of Cologne, Cologne, Germany; University of Applied Sciences (TH Köln - Technology, Arts, Sciences), Cologne, Germany.

3

Centre of Pharmacology, University of Cologne, Cologne, Germany. Electronic address: jan.matthes@uni-koeln.de.

Abstract

Voltage-gated calcium-channels (VGCCs) are heteromers consisting of several subunits. Mutations in the genes coding for VGCC subunits have been reported to be associated with autism spectrum disorder (ASD). In a previous study, we identified electrophysiologically relevant missense mutations of Ca_Vβ₂ subunits of VGCCs. From this, we derived the hypothesis that several Ca_Vβ₂-mutations associated with ASD show common features sensitizing LTCCs and/or enhancing currents. Using a Ca_Vβ_2d backbone, we performed extensive whole-cell and single-channel patch-clamp analyses of Ba²⁺ currents carried by Ca_v1.2 pore subunits co-transfected with the previously described Ca_Vβ₂ mutations (G167S, S197F) as well as a recently identified point mutation (V2D). Furthermore, the interaction of the mutated Ca_Vβ_2d subunits with the RGK protein Gem was analyzed by co-immunoprecipitation assays and electrophysiological studies. Patch-clamp analyses revealed that all mutations increase Ba²⁺ currents, e.g. by decreasing inactivation or increasing fraction of active sweeps. All Ca_Vβ₂ mutations interact with Gem, but differ in the extent and characteristics of modulation by this RGK protein (e.g. decrease of fraction of active sweeps: Ca_Vβ_{2d_G167S} > Ca_Vβ_{2d_V2D} > Ca_Vβ_{2d_S197F}). In conclusion, patch-clamp recordings of ASD-associated Ca_Vβ_2d mutations revealed differential modulation of Ba²⁺ currents carried by Ca_V1.2 suggesting kind of an "electrophysiological fingerprint" each. The increase in current finally observed with all Ca_Vβ_2d mutations analyzed might contribute to the complex pathophysiology of ASD and by this indicate a possible underlying molecular mechanism.

Copyright © 2019. Published by Elsevier Inc.

PMID: 31887354

DOI: 10.1016/j.nbd.2019.104721