Validación de la proteína PSMD4 como sustrato del enzima UBE3A y sus implicaciones en el síndrome de Angelman

Abstract

[ES] El síndrome de Angelman es un trastorno neurológico caracterizado por retraso mental, disfunciones en el movimiento o en el equilibrio y limitaciones severas en el habla y en el lenguaje. La causa genética que resulta en el síndrome es la deleción o mutación del gen UBE3A situado en la región cromosómica 15q11-13. Este gen se transcribe para producir una ligasa E3 de ubicuitina (UBE3A o E6AP) que funciona conjugando grupos de ubicuitinas a sus proteínas sustrato. El objetivo principal de este trabajo era la validación de la proteína PSMD4, el homólogo humano de Rpn10 en Drosophila, como sustrato directo del enzima UBE3A. Para ello, he llevado a cabo un estudio en células HEK293T transfectadas con varios plásmidos independientes de forma que sobreexpresaron tres enzimas diferentes: UBE3A, Parkin y BirA. A continuación, he realizado un pulldown de GFP para purificar el sustrato en estudio, corriendo las muestras en una electroforesis en gel de poliacrilamida con SDS y transfiriendo las proteínas a una membrana de PVDF. Por último, verifiqué la eficiencia de la transfección y visualicé los niveles de ubicuitilación mediante anticuerpos quimioluminiscentes. En los resultados he observado un aumento de material ubicuitilado tanto en el extracto del material celular como en la muestra de sustrato purificado en las células que sobreexpresaron UBE3A. En vista de los resultados, se puede concluir que la proteína PSMD4 es un sustrato del enzima UBE3A y se proponen dos posibles hipótesis para explicar el aumento de ubicuitilación en el extracto del material celular. La identificación de todas las proteínas-sustrato de UBE3A constituye el punto de partida para el estudio de sus funciones y la búsqueda de mecanismos para sustituir su efecto en individuos afectados por el síndrome de Angelman.

[EN] Angelman syndrome is a neurological disorder characterized by mental retardation, movement or balance dysfunctions, and severe limitations in speech and language. The genetic cause that results in the syndrome is the deletion or mutation of the UBE3A gene located in the chromosomal region 15q11-13. This gene is transcribed to produce an E3 ubiquitin ligase (UBE3A o E6AP) that works by conjugating ubiquitin groups to a single set of proteins. The main objective of this work was to validat PSMD4, the human homolog protein of Rpn10 in Drosophila, as a direct substrate of UBE3A enzyme. To do this, I performed a study in HEK293T cells transfected with several independent plasmids so that they overexpressed three different enzymes: UBE3A, Parkin and BirA. I then performed a GFP-pulldown to purify the substrate under study, separating the samples by SDS polyacrylamide gel electrophoresis and then proteins were transferred to a PVDF membrane. Finally, the efficiency of the transfection was verified and the levels of ubiquitination were visualized by chemiluminescent antibodies. An increase of ubiquitinated material was observed in both the extract of the cellular material and in the sample of purified substrate in the cells that overexpressed UBE3A. In view of the results, it was concluded that the PSMD4 protein is a substrate of the enzyme UBE3A and two possible hypotheses were proposed to explain the increase of ubiquitination in the extract of the cellular material. The identification of all substrate proteins of UBE3A is the starting point for the study of their functions and the search for mechanisms to substitute their effect in individuals affected by Angelman syndrome.