Le citrate est essentiel pour le métabolisme et le développement des neurones. Une protéine de transport membranaire appelée SLC13A5 joue un rôle central dans ce processus et a été précédemment liée à une forme particulièrement sévère d'écéphalopathie épileptique. S'appuyant sur les données des projets phares résolus et résolus récemment terminés, les scientifiques du CEMM ont étudié de manière globale la fonction et la structure du transporteur de membrane SLC13A5, étudiant expérimentalement 38 variantes mutantes. Leurs résultats, publiés dans Avancées scientifiques (Doi 10.1126 / sciadv.adx3011) jette un nouvel éclairage sur les mécanismes de cette maladie et jette les bases de recherches supplémentaires sur l'épilepsie et d'autres troubles.
Le citrate, l'ion chargé négativement de l'acide citrique, est un élément clé du métabolisme de chaque cellule. Dans le cycle d'acide citrique, l'absence de « hub » des substances biologiques cellulaires est décomposée pour générer de l'énergie chimique, tout en produisant divers précurseurs pour la biosynthèse des acides gras et des molécules de signalisation critiques impliquées dans l'inflammation et le développement cellulaire.
Dans les neurones, le citrate joue un rôle particulièrement important. En tant que soi-disant «neuromodulateur», il influence l'activité neuronale et est donc présente à des concentrations relativement élevées dans le liquide céphalo-rachidien. En conséquence, les neurones expriment des niveaux élevés du transporteur SLC13A5 pour faciliter l'absorption du citrate. Lorsque ce transporteur n'est pas entièrement fonctionnel, il peut conduire à un trouble du transporteur de citrate SLC13A5 – une forme sévère d'épilepsie associée à un développement cérébral altéré (scientifiquement appelé encéphalopathie épileptique développementale, DEE). Cette condition est causée par des mutations du gène SLC13A5. Cependant, jusqu'à présent, on savait peu sur les mutations impliquées, comment elles affectent la fonction moléculaire du transporteur et comment elles influencent la progression de la maladie.
Dix mille mutations analysées
Pour combler ce manque de connaissances, les scientifiques du CEMM Research Center for Molecular Medicine de l'Académie autrichienne des sciences ont effectué une technique appelée « balayage mutationnel profond » (DMS), analysant l'effet de près de dix mille mutations génétiques différentes sur la fonction de la protéine de transport SLC13A5. L'ensemble de données a été encore enrichi par des analyses de calcul de la stabilité des protéines, et 38 variantes SLC13A5 mutées ont été sélectionnées pour une étude expérimentale. Cette approche a révélé plusieurs mécanismes moléculaires liés à la manifestation de la maladie. Ceux-ci comprenaient des différences dans les niveaux de production des transporteurs dans les neurones, leur localisation précise dans la membrane cellulaire et le taux réel de transport du citrate.
« Avec ces résultats, nous avons pu identifier et caractériser les variantes de la maladie du transporteur SLC13A5 », explique le co-premier auteur Wen-An Wang, résumant les principales conclusions de l'étude. « En outre, en analysant par calcul les variantes mutantes, nous avons évalué la stabilité des protéines à travers différentes conformations et établi un score de conservation évolutif pour toutes les variantes », ajoute le co-premier auteur Evandro Ferrada, maintenant à l'Université de Valparaíso au Chili.
Notre travail met en évidence l'importance d'étudier systématiquement les effets des variantes génétiques. En particulier dans les maladies rares telles que la carence en transporteur de citrate SLC13A5, une forme spécifique d'épilepsie, cette approche nous aide à découvrir les mécanismes de maladies moléculaires. Dans le même temps, nous obtenons des informations précieuses sur l'impact des variantes qui se produisent également dans la population générale – une étape importante vers une compréhension plus complète de la diversité génétique et de son impact sur la santé humaine. «
Giulio Superti-Furga, auteur principal
Les scientifiques impliqués dans l'étude ont été soutenus par le Consortium de résolution, le successeur d'un projet à grande échelle résolu – dirigé par Giulio Superti-Furga au CEMM qui a cartographié fonctionnellement l'ensemble de la famille des transporteurs SLC et a aidé à décoder la « logistique de la cellule ». Les données des patients ont été fournies par la Tess Research Foundation, qui se consacre à faire progresser la recherche sur la carence en transporteur du citrate SLC13A5.
