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01 janvier 2020

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.

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

Autism-associated mutations in the CaVβ2 calcium-channel subunit increase Ba2+-currents and lead to differential modulation by the RGK-protein Gem

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 CaVβ2 subunits of VGCCs. From this, we derived the hypothesis that several CaVβ2-mutations associated with ASD show common features sensitizing LTCCs and/or enhancing currents. Using a CaVβ2d backbone, we performed extensive whole-cell and single-channel patch-clamp analyses of Ba2+ currents carried by Cav1.2 pore subunits co-transfected with the previously described CaVβ2 mutations (G167S, S197F) as well as a recently identified point mutation (V2D). Furthermore, the interaction of the mutated CaVβ2d 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 CaVβ2 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: CaVβ2d_G167S > CaVβ2d_V2D > CaVβ2d_S197F). In conclusion, patch-clamp recordings of ASD-associated CaVβ2d mutations revealed differential modulation of Ba2+ currents carried by CaV1.2 suggesting kind of an "electrophysiological fingerprint" each. The increase in current finally observed with all CaVβ2d mutations analyzed might contribute to the complex pathophysiology of ASD and by this indicate a possible underlying molecular mechanism.
PMID: 31887354
DOI: 10.1016/j.nbd.2019.104721