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Implicaciones del metabolismo de la glicina en la salud y la enfermedad humana: Hiperglicinemia no Cetósica, una enfermedad con fenotipo clínico neurológico

Fecha de lectura: 2023-06-19 Centro: | ID: 10486/712373

Autor/a: Arribas Carreira, Laura

Director/a: Rodriguez Pombo, Pilar

Resumen

Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 19-12-2024 (General); Una de las reacciones químicas del organismo que aporta unidades de carbono para sostener, entre otros, el crecimiento y la proliferación celular es el sistema de escisión de glicina (GCS). En este trabajo hemos abordado el estudio de mutaciones en los genes GLDC, AMT y GCSH codificantes de las proteínas del complejo GCS, identificadas en una batería de pacientes con diagnóstico genético de Hiperglicinemia No Cetósica (NKH), una patología catalogada como rara y con una expresión fenotípica eminentemente neurológica. Dentro de la cohorte inicial se identificó el primer caso portador de mutaciones bialélicas en GCSH. El diagnóstico molecular de este paciente fue el primer paso de un trabajo colaborativo a nivel mundial en el que finalmente se reunió un total de seis pacientes NKH con mutaciones bialélicas en dicho gen, entre ellas, 4 variantes de cambio de sentido. El modelado funcional de estas variantes implicó la generación de un sistema knockdown del gen de interés. El silenciamiento en la expresión de GCSH y la sobreexpresión de las variantes descritas en dicho modelo permitió reproducir las principales alteraciones bioquímicas y metabólicas acontecidas en estos pacientes y confirmar el doble papel propuesto para la proteína GCSH en la homeostasis de glicina y el metabolismo de ácido lipoico dentro de la célula. El resto de los pacientes de la cohorte portaba mutaciones en AMT y GLDC. Doce de las variantes en GLDC fueron clasificadas como posibles causantes de alteraciones en la estabilidad y plegamiento proteicos. La sobreexpresión de estos mutantes en condiciones favorecedoras de estabilidad incrementó no solo su presencia sino, en algunos casos, su actividad. Sin embargo, el uso de inhibidores de la proteostasis rindió resultados poco reproducibles en el rescate de proteína GCSP, aunque sí fue efectivo en el caso de GCST en fibroblastos de pacientes AMT. Estos resultados allanan el camino hacia el estudio de su uso como diana terapéutica para tratar la enfermedad NKH causada por mutaciones en el gen AMT. La identificación de nuevas causas de patología en pacientes sin diagnóstico y la implementación de nuevos modelos celulares son esenciales para identificar nuevos enfoques terapéuticos. En este trabajo hemos generado una línea de Células Madre Pluripotentes Inducidas (iPSCs) a partir de fibroblastos de paciente con variantes en GLDC, teóricamente modulables por estrategias potenciadoras del plegamiento proteico, similares a las células características de los primeros estadios del desarrollo. En este modelo, la deficiencia en GLDC se asociaba a una disminución en la proliferación celular y una consecuente adaptación a nivel metabólico o resiliencia celular en comparación con lo observado en una línea de iPSCs control, aparentemente relacionada con la implicación de GCS en el metabolismo de unidades de un carbono. Como la NKH es una patología eminentemente neurológica, hemos avanzado en la diferenciación de las iPSCs hasta células de linaje astrocitario, donde GLDC se ha descrito como marcador metabólico. Nuestro análisis detecta aumentos significativos en la expresión de algunos genes marcadores de glía radial (incluidos GFAP o VIM) así como de otros relacionados con el metabolismo de glicinaserina (como SRR) que si se verifican en estudios posteriores, supondrían un gran avance en la comprensión de la patología y por tanto en la identificación de opciones terapéuticas dirigidas. Nuestros resultados, aunque preliminares, resaltan la importancia del equilibrio en la regulación del metabolismo de glicina. La identificación de mecanismos fisiopatológicos que subyacen a la enfermedad, así como del efecto de mutaciones sobre la estructura y funcionamiento de proteínas es esencial para comprender la patología y plantear nuevos enfoques terapéuticos viables (Summary)

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