Implicación de la quinasa humana VRK1 en enfermedades neurodegenerativas

Resumen

VRK1 es una serina-treonina quinasa implicada en múltiples procesos biológicos, entre los más destacados se encuentra la regulación del ciclo celular a través de la fosforilación de ciertos factores de transcripción, su implicación en respuesta en el daño al ADN, en la rotura de la envuelta nuclear durante la división celular, en la regulación de la dinámica de ensamblaje y desensamblaje de los cuerpos de Cajal, en la condensación de la cromatina, en la fragmentación del aparato de Golgi, y también se encuentra implicada en procesos de desarrollo y mantenimiento del sistema nervioso. En los últimos años se han reportado casos de pacientes que presentan ciertas variantes de VRK1 muy poco frecuentes en la población, que generan distintas neuropatías severas. En este trabajo de tesis doctoral caracterizamos las variantes patogénicas de VRK1 a distintos niveles, para comprender el papel de la quinasa en el desarrollo del sistema nervioso, y también estudiamos la implicación de VRK1 en la enfermedad Ataxia espinocerebelosa tipo I o SCA1, una enfermedad rara, a través del estudio de la relación entre VRK1 y la proteína responsable de SCA1, Ataxina1. En la primera parte de este trabajo, estudiamos la estabilidad y la actividad catalítica de las proteínas generadas a partir de las variantes patogénicas de VRK1, y el efecto sobre el fenotipo de líneas celulares estables, y en sus capacidades de motilidad, migración, proliferación, respuesta al daño generado en el ADN, y capacidad para ensamblar cuerpos de Cajal. Observamos que hay dos grupos de variantes, unas que generan proteínas estables (R89Q, H119R y V236M), y otras que generan proteínas inestables (R133C, G135R, L195V, R321C, R358X). En el caso de la actividad catalíticas, solo las variantes R89Q y L195V resultaron activas, tanto en cuanto a autofosforilación como a transfosforilación. En cuanto a la capacidad de progresión en el ciclo celular, todas las variantes presentaron alteraciones. Del mismo modo, ninguna de las variantes fue capaz de inducir una respuesta al daño generado en el ADN con el agente quimioterapéutico doxorrubicina. Tres de las variantes (H119R. R133C y G135R) presentaron defectos en la capacidad de migración celular y en motilidad, y salvo L195V, ninguna de las variantes permitió el correcto ensamblaje de los cuerpos de Cajal. En la segunda parte, comprobamos que Ataxina1 y VRK1 interaccionan por la región de contacto entre el extremo carboxilo terminal y el dominio catalítico, siendo la interacción más fuerte con la Ataxina1 expandida, y en el núcleo de las células. Además, determinamos que VRK1 ejerce un papel protector sobre la degradación de Ataxina1, puesto que al silenciar a la quinasa disminuyen los niveles proteicos de Ataxina1. Por último, verificamos que VRK1 fosforila a Ataxina1 normal frente a la expandida, y proponemos el residuo serina en posición 239 como el candidato a ser diana de fosforilación de VRK1.