Riassunto analitico
HSPB2 e HSPB3 sono due componenti della famiglia delle piccole proteine da shock termico, che formano un complesso proteico espresso prevalentemente nel muscolo differenziato, dove partecipano, con meccanismo non ancora conosciuto, al mantenimento muscolare.
La mutazione R7S di HSPB3 è stata recentemente associata a neuropatia motoria distale ereditaria di tipo 2C. Noi abbiamo identificato due nuove mutazioni in pazienti miopatici.Qui riportiamo i dati concernenti la caratterizzazione delle proprietà strutturali e funzionali di HSPB2-HSPB3, sia delle forme wildtype che dei mutanti di HSPB3. Uno dei due mutanti e’altamente instabile e viene degradato immediatamente dopo la sua sintesi, mentre le altre due mutazioni, tra cui R7S, sono stabili; tuttavia solo quest’ultima conserva la capacita’ di interagire con HSPB2. HSPB2 e HSPB3 sono arricchite a livello nucleare dove formano aggrerati intranucleari (IN) e perinucleari (PN) e la propensità di HSPB3 ad aggregare è aumentata dalle mutazioni. Invece, la co-espressione di HSPB2 ed HSPB3 stabilizza entrambi i componenti del complesso, riducendone la tendenza ad aggregare nel nucleo e nella regione perinucleare. A causa della loro aggregazione, HSPB2 e HSPB3 alterano l’integrita’ dell’involucro nucleare e la distribuzione della lamina A/C, componente essenziale della lamina nucleare. La lamina nucleare regola non soltanto l’integrita’ nucleare ma anche la trascrizione, con implicazioni nei processi di differenziamento cellulare. In linea con queste funzioni della lamina nucleare, HSPB2 ed HSPB3 alterano anche la trascrizione.
Infine, mutazioni del gene LMNA sono state associate a malattie neuromuscolari. Cio’ suggerisce che le modificazioni provocate da HSPB2-HSPB3 a livello nucleare potrebbero essere rilevanti per la patogenesi delle malattie neuromuscolari alle quali sono associate. I nostri dati attribuiscono una nuova funzione al complesso nel mantenimento dell’integrita' e della funzionalita’ nucleare, che viene parzialmente alterata dai mutanti di HSPB3, e che quindi potrebbe contribuire ai difetti nel mantenimento del sistema neuromuscolare e muscolare che sono stati osservati nei pazienti portatori di queste due mutazioni. Studi futuri saranno incentrati allo studio della funzione del complesso nel differenziamento muscolare.
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Abstract
HSPB2 and HSPB3 are component of Small Heat Shock protein family, expressed in differentiated muscle. They form a complex and participate with unknown mechanisms to muscle maintenance. The R7S mutation of HSPB3 was associated with distal hereditary motor neuropathy type 2C. Two novel mutations of HSPB3 were found in myopathic patients: a) the first one, affecting a key amino acid in the alpha-crystallin domain; b) the other one, leading to frameshift and protein truncation.
We characterized basic properties of wildtype HSPB2 and HSPB3, as well as the effects of HSPB3 mutations on protein localization, stability and complex formation. One mutant of HSPB3 is degraded after synthesis, while the other mutants are stable. Among these stable mutants R7S interacts with HSPB2 while the other loses this ability. HSPB2 and HSPB3 are enriched in the nuclei, where they form intranuclear (IN) and perinuclear (PN) aggregates. Aggregation tendency of HSPB3 is increased by all mutants. Both HSPB2 and HSPB3 IN and PN aggregates alter nuclear envelope (NE) integrity and lamin A/C distribution. Lamins regulate not only nuclear shape, but also transcription. In line, HSPB2 and HSPB3 inhibit RNA transcription. Intriguingly, mutations in the LMNA gene are associated with neuromuscular disease, thereby suggesting that the nuclear effects of HSPB2/HSPB3 may be relevant to pathogenesis.
Overall our data highlight a new function of the HSPB2-HSPB3 complex in the maintenance of nuclear shape and function, which is partly altered by HSPB3 mutations and may thus contribute to defects in the maintenance of the neuromuscular and muscular system observed in the patients with mutations of HSPB3. Future studies will unravel the exact function of HSPB2-HSPB3 in muscle differentiation and their exact link to disease.
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