Alterations of the 5'untranslated region of SLC16A12 lead to age-related cataract.

PURPOSE. Knowledge of genetic factors predisposing to age-related cataract is very limited. The aim of this study was to identify DNA sequences that either lead to or predispose for this disease. METHODS. The candidate gene SLC16A12, which encodes a solute carrier of the monocarboxylate transporter family, was sequenced in 484 patients with cataract (134 with juvenile cataract, 350 with age-related cataract) and 190 control subjects. Expression studies included luciferase reporter assay and RT-PCR experiments. RESULTS. One patient with age-related cataract showed a novel heterozygous mutation (c.-17A>G) in the 5'untranslated region (5'UTR). This mutation is in cis with the minor G-allele of the single nucleotide polymorphism (SNP) rs3740030 (c.-42T/G), also within the 5'UTR. Using a luciferase reporter assay system, a construct with the patient's haplotype caused a significant upregulation of luciferase activity. In comparison, the SNP G-allele alone promoted less activity, but that amount was still significantly higher than the amount of the common T-allele. Analysis of SLC16A12 transcripts in surrogate tissue demonstrated striking allele-specific differences causing 5'UTR heterogeneity with respect to sequence and quantity. These differences in gene expression were mirrored in an allele-specific predisposition to age-related cataract, as determined in a Swiss population (odds ratio approximately 2.2; confidence intervals, 1.23-4.3). CONCLUSIONS. The monocarboxylate transporter SLC16A12 may contribute to age-related cataract. Sequences within the 5'UTR modulate translational efficiency with pathogenic consequences.

Hypoxia-inducible miR-210 regulates the susceptibility of tumor cells to lysis by cytotoxic T cells.

Hypoxia in the tumor microenvironment plays a central role in the evolution of immune escape mechanisms by tumor cells. In this study, we report the definition of miR-210 as a miRNA regulated by hypoxia in lung cancer and melanoma, documenting its involvement in blunting the susceptibility of tumor cells to lysis by antigen-specific cytotoxic T lymphocytes (CTL). miR-210 was induced in hypoxic zones of human tumor tissues. Its attenuation in hypoxic cells significantly restored susceptibility to autologous CTL-mediated lysis, independent of tumor cell recognition and CTL reactivity. A comprehensive approach using transcriptome analysis, argonaute protein immunoprecipitation, and luciferase reporter assay revealed that the genes PTPN1, HOXA1, and TP53I11 were miR-210 target genes regulated in hypoxic cells. In support of their primary importance in mediating the immunosuppressive effects of miR-210, coordinate silencing of PTPN1, HOXA1, and TP53I11 dramatically decreased tumor cell susceptibility to CTL-mediated lysis. Our findings show how miR-210 induction links hypoxia to immune escape from CTL-mediated lysis, by providing a mechanistic understanding of how this miRNA mediates immunosuppression in oxygen-deprived regions of tumors where cancer stem-like cells and metastatic cellular behaviors are known to evolve.

A microRNA profile of human CD8.

BackgroundRecently, regulatory T (Treg) cells have gained interest in the fields of immunopathology, transplantation and oncoimmunology. Here, we investigated the microRNA expression profile of human natural CD8+CD25+ Treg cells and the impact of microRNAs on molecules associated with immune regulation.MethodsWe purified human natural CD8+ Treg cells and assessed the expression of FOXP3 and CTLA-4 by flow cytometry. We have also tested the ex vivo suppressive capacity of these cells in mixed leukocyte reactions. Using TaqMan low-density arrays and microRNA qPCR for validation, we could identify a microRNA `signature¿ for CD8+CD25+FOXP3+CTLA-4+ natural Treg cells. We used the `TargetScan¿ and `miRBase¿ bioinformatics programs to identify potential target sites for these microRNAs in the 3¿-UTR of important Treg cell-associated genes.ResultsThe human CD8+CD25+ natural Treg cell microRNA signature includes 10 differentially expressed microRNAs. We demonstrated an impact of this signature on Treg cell biology by showing specific regulation of FOXP3, CTLA-4 and GARP gene expression by microRNA using site-directed mutagenesis and a dual-luciferase reporter assay. Furthermore, we used microRNA transduction experiments to demonstrate that these microRNAs impacted their target genes in human primary Treg cells ex vivo.ConclusionsWe are examining the biological relevance of this `signature¿ by studying its impact on other important Treg cell-associated genes. These efforts could result in a better understanding of the regulation of Treg cell function and might reveal new targets for immunotherapy in immune disorders and cancer.

Involvement of miR-30c in resistance to doxorubicin by regulating YWHAZ in breast cancer cells

MicroRNAs (miRNAs) are small RNA molecules that modulate gene expression implicated in cancer, which play crucial roles in diverse biological processes, such as development, differentiation, apoptosis, and proliferation. The aim of this study was to investigate whether miR-30c mediated the resistance of breast cancer cells to the chemotherapeutic agent doxorubicin (ADR) by targeting tyrosine 3-monooxygenase/tryptophan 5-monooxygenase activation protein zeta (YWHAZ). miR-30c was downregulated in the doxorubicin-resistant human breast cancer cell lines MCF-7/ADR and MDA-MB-231/ADR compared with their parental MCF-7 and MDA-MB-231 cell lines, respectively. Furthermore, we observed that transfection of an miR-30c mimic significantly suppressed the ability of MCF-7/ADR to resist doxorubicin. Moreover, the anti-apoptotic gene YWHAZ was confirmed as a target of miR-30c by luciferase reporter assay, and further studies indicated that the mechanism for miR-30c on the sensitivity of breast cancer cells involved YWHAZ and its downstream p38 mitogen-activated protein kinase (p38MAPK) pathway. Together, our findings provided evidence that miR-30c was one of the important miRNAs in doxorubicin resistance by regulating YWHAZ in the breast cancer cell line MCF-7/ADR.

Rôle du dimère Gbetagamma dans l’organisation des systèmes de signalisation cellulaire

Selon le modèle classique, le signal reçu par les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) se propage suite à des interactions transitoires et aléatoires entre les RCPGs, les protéines G et leurs effecteurs. Par les techniques de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET), de complémentation bimoléculaire de protéines fluorescentes (BiFC) et de co-immunoprécipitation, nous avons observé que les récepteurs, les protéines G et les effecteurs forment un complexe stable, avant et après l’activation des récepteurs. L’interaction entre l’effecteur Kir3 et le dimère Gbetagamma se produit initialement au réticulum endoplasmique et est sensible à un agoniste liposoluble des récepteurs beta2-adrénergiques. Bien que peu de spécificité pour les nombreux isoformes des sous-unités Gbetagamma ait été observée pour l’activation du canal Kir3, les interactions précoces au RE sont plus sensibles aux différentes combinaisons de Gbetagamma présentes. En plus de son rôle dans la régulation des effecteurs, le dimère Gbetagamma peut interagir avec de nombreuses protéines possédant des localisations cellulaires autres que la membrane plasmique. Nous avons identifié une nouvelle classe de protéines interagissant avec la sous-unité Gbeta, autant en système de surexpression que dans des extraits de cerveaux de rats, soit les protéines FosB et cFos, qui forment le complexe de transcription AP-1, suite à leur dimérisation avec les protéines de la famille des Jun. La coexpression du dimère Gbetagamma réduit l’activité transcriptionnelle du complexe AP-1 induit par le phorbol 12-,myristate 13-acetate (PMA), sans toutefois interférer avec la formation du complexe Fos/Jun ou son interaction avec l’ADN. Toutefois, le dimère Gbetagamma colocalise au noyau avec le complexe AP-1 et recrute les protéines histones déacétylases (HDAC) afin d’inhiber l’activité transcriptionnelle du complexe AP-1.

Structure quaternaire des récepteurs de chimiokines CXCR4 et CCR2 et interaction avec leurs effecteurs

Thèse réalisée en cotutelle avec l'université Montpellier2 dans le laboratoire de pharmacologie moléculaire de Jean-Philippe Pin à l'institut de génomique fonctionnelle (IGF), Montpellier, France.

Clustering algorithms and shape factor methods to discriminate among small GTPase phenotypes using DIC image analysis.

Naïvement perçu, le processus d’évolution est une succession d’événements de duplication et de mutations graduelles dans le génome qui mènent à des changements dans les fonctions et les interactions du protéome. La famille des hydrolases de guanosine triphosphate (GTPases) similaire à Ras constitue un bon modèle de travail afin de comprendre ce phénomène fondamental, car cette famille de protéines contient un nombre limité d’éléments qui diffèrent en fonctionnalité et en interactions. Globalement, nous désirons comprendre comment les mutations singulières au niveau des GTPases affectent la morphologie des cellules ainsi que leur degré d’impact sur les populations asynchrones. Mon travail de maîtrise vise à classifier de manière significative différents phénotypes de la levure Saccaromyces cerevisiae via l’analyse de plusieurs critères morphologiques de souches exprimant des GTPases mutées et natives. Notre approche à base de microscopie et d’analyses bioinformatique des images DIC (microscopie d’interférence différentielle de contraste) permet de distinguer les phénotypes propres aux cellules natives et aux mutants. L’emploi de cette méthode a permis une détection automatisée et une caractérisation des phénotypes mutants associés à la sur-expression de GTPases constitutivement actives. Les mutants de GTPases constitutivement actifs Cdc42 Q61L, Rho5 Q91H, Ras1 Q68L et Rsr1 G12V ont été analysés avec succès. En effet, l’implémentation de différents algorithmes de partitionnement, permet d’analyser des données qui combinent les mesures morphologiques de population native et mutantes. Nos résultats démontrent que l’algorithme Fuzzy C-Means performe un partitionnement efficace des cellules natives ou mutantes, où les différents types de cellules sont classifiés en fonction de plusieurs facteurs de formes cellulaires obtenus à partir des images DIC. Cette analyse démontre que les mutations Cdc42 Q61L, Rho5 Q91H, Ras1 Q68L et Rsr1 G12V induisent respectivement des phénotypes amorphe, allongé, rond et large qui sont représentés par des vecteurs de facteurs de forme distincts. Ces distinctions sont observées avec différentes proportions (morphologie mutante / morphologie native) dans les populations de mutants. Le développement de nouvelles méthodes automatisées d’analyse morphologique des cellules natives et mutantes s’avère extrêmement utile pour l’étude de la famille des GTPases ainsi que des résidus spécifiques qui dictent leurs fonctions et réseau d’interaction. Nous pouvons maintenant envisager de produire des mutants de GTPases qui inversent leur fonction en ciblant des résidus divergents. La substitution fonctionnelle est ensuite détectée au niveau morphologique grâce à notre nouvelle stratégie quantitative. Ce type d’analyse peut également être transposé à d’autres familles de protéines et contribuer de manière significative au domaine de la biologie évolutive.

A proteome-wide strategy reveals a novel mechanism of control of cell cycle progression through modulation of cyclin mRNA stability

La quantité de données générée dans le cadre d'étude à grande échelle du réseau d'interaction protéine-protéine dépasse notre capacité à les analyser et à comprendre leur sens; d'une part, par leur complexité et leur volume, et d'un autre part, par la qualité du jeu de donnée produit qui semble bondé de faux positifs et de faux négatifs. Cette dissertation décrit une nouvelle méthode de criblage des interactions physique entre protéines à haut débit chez Saccharomyces cerevisiae, la complémentation de fragments protéiques (PCA). Cette approche est accomplie dans des cellules intactes dans les conditions natives des protéines; sous leur promoteur endogène et dans le respect des contextes de modifications post-traductionnelles et de localisations subcellulaires. Une application biologique de cette méthode a permis de démontrer la capacité de ce système rapporteur à répondre aux questions d'adaptation cellulaire à des stress, comme la famine en nutriments et un traitement à une drogue. Dans le premier chapitre de cette dissertation, nous avons présenté un criblage des paires d'interactions entre les protéines résultant des quelques 6000 cadres de lecture de Saccharomyces cerevisiae. Nous avons identifié 2770 interactions entre 1124 protéines. Nous avons estimé la qualité de notre criblage en le comparant à d'autres banques d'interaction. Nous avons réalisé que la majorité de nos interactions sont nouvelles, alors que le chevauchement avec les données des autres méthodes est large. Nous avons pris cette opportunité pour caractériser les facteurs déterminants dans la détection d'une interaction par PCA. Nous avons remarqué que notre approche est sous une contrainte stérique provenant de la nécessité des fragments rapporteurs à pouvoir se rejoindre dans l'espace cellulaire afin de récupérer l'activité observable de la sonde d'interaction. L'intégration de nos résultats aux connaissances des dynamiques de régulations génétiques et des modifications protéiques nous dirigera vers une meilleure compréhension des processus cellulaires complexes orchestrés aux niveaux moléculaires et structuraux dans les cellules vivantes. Nous avons appliqué notre méthode aux réarrangements dynamiques opérant durant l'adaptation de la cellule à des stress, comme la famine en nutriments et le traitement à une drogue. Cette investigation fait le détail de notre second chapitre. Nous avons déterminé de cette manière que l'équilibre entre les formes phosphorylées et déphosphorylées de l'arginine méthyltransférase de Saccharomyces cerevisiae, Hmt1, régulait du même coup sont assemblage en hexamère et son activité enzymatique. L'activité d'Hmt1 a directement un impact dans la progression du cycle cellulaire durant un stress, stabilisant les transcrits de CLB2 et permettant la synthèse de Cln3p. Nous avons utilisé notre criblage afin de déterminer les régulateurs de la phosphorylation d'Hmt1 dans un contexte de traitement à la rapamycin, un inhibiteur de la kinase cible de la rapamycin (TOR). Nous avons identifié la sous-unité catalytique de la phosphatase PP2a, Pph22, activé par l'inhibition de la kinase TOR et la kinase Dbf2, activé durant l'entrée en mitose de la cellule, comme la phosphatase et la kinase responsable de la modification d'Hmt1 et de ses fonctions de régulations dans le cycle cellulaire. Cette approche peut être généralisée afin d'identifier et de lier mécanistiquement les gènes, incluant ceux n'ayant aucune fonction connue, à tout processus cellulaire, comme les mécanismes régulant l'ARNm.

Trypanosome Prereplication Machinery Contains a Single Functional Orc1/Cdc6 Protein, Which Is Typical of Archaea

In unicellular eukaryotes, such as Saccharomyces cerevisiae, and in multicellular organisms, the replication origin is recognized by the heterohexamer origin recognition complex (ORC) containing six proteins, Orc1 to Orc6, while in members of the domain Archaea, the replication origin is recognized by just one protein, Orc1/Cdc6; the sequence of Orc1/Cdc6 is highly related to those of Orc1 and Cdc6. Similar to Archaea, trypanosomatid genomes contain only one gene encoding a protein named Orc1. Since trypanosome Orc1 is also homologous to Cdc6, in this study we named the Orc1 protein from trypanosomes Orc1/Cdc6. Here we show that the recombinant Orc1/Cdc6 from Trypanosoma cruzi (TcOrc1/Cdc6) and from Trypanosoma brucei (TbOrc1/Cdc6) present ATPase activity, typical of prereplication machinery components. Also, TcOrc1/Cdc6 and TbOrc1/Cdc6 replaced yeast Cdc6 but not Orc1 in a phenotypic complementation assay. The induction of Orc1/Cdc6 silencing by RNA interference in T. brucei resulted in enucleated cells, strongly suggesting the involvement of Orc1/Cdc6 in DNA replication. Orc1/Cdc6 is expressed during the entire cell cycle in the nuclei of trypanosomes, remaining associated with chromatin in all stages of the cell cycle. These results allowed us to conclude that Orc1/Cdc6 is indeed a member of the trypanosome prereplication machinery and point out that trypanosomes carry a prereplication machinery that is less complex than other eukaryotes and closer to archaea.

Análise funcional da proteína 14-3-3 de Paracoccidioides brasiliensis e prospecção de alvos terapêuticos inibidores da interação de P. brasiliensis à pneumócitos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

State of the art on animal embryonic chimeras

Embryonic chimerism is generally used in basic research and in vivo diagnosis of undifferentiated embryonic stem cells (ESC), mostly using mice embryos, although there have been reports in the literature on using rat, rabbit, sheep, chicken, primate, bovine, goat and pig embryos. Several techniques can currently be used to produce chimeric embryos, including microinjection, co-culture with ESC, fusion and aggregation. Although microinjection is the most commonly used method in mice, the mere aggregation of embryos with ESC may result in viable chimeras and be as efficient as microinjection. In mice, this chimerism technique has been shown to have the advantage of aggregating embryos in different stages of development with different ploidy, in addition to using ESC in the tetraploid complementation assay. Compared to other techniques for producing chimeras, the aggregation technique is a cheaper, faster and easier methodology to be performed. Moreover, aggregation can be simplified by chemically removing the zona pellucida with pronase or acidic Tyrode’s solution and be enhanced by using the Well of the Well culture system in combination with adhesion molecules, such as phytohemagglutinin. The most commonly used stages for chimerism by aggregation are those that precede the full compaction of the morula. In these stages, embryos have low-tension adherent junctions at the tangential point between two blastomeres. During the embryonic development of mice, the inner cell mass differentiates into epiblast and hypoblast. These layers will originate the fetal tissues and a portion of the extraembryonic tissues (yolk sac, allantois and amnion), whereas the trophectoderm (TE) gives rise to the chorion. A functional TE is essential for the complex molecular communications that occur between the embryo and the uterus. Embryos produced by somatic cell nuclear transfer, such as commercial cattle clones or endangered species, are subject to large fetal and neonatal losses. Hence embryo complementation with heterologous TE could be of assistance to decrease these losses and might as well assist development of high-value embryos in other approaches.

MicroRNA miR-146b-5p regulates signal transduction of TGF-beta by repressing SMAD4 in thyroid cancer

MicroRNAs (miRNA) are small non-coding RNAs involved in post-transcriptional gene regulation that have crucial roles in several types of tumors, including papillary thyroid carcinoma (PTC). miR-146b-5p is overexpressed in PTCs and is regarded as a relevant diagnostic marker for this type of cancer. A computational search revealed that miR-146b-5p putatively binds to the 3' untranslated region (UTR) of SMAD4, an important member of the transforming growth factor beta (TGF-beta) signaling pathway. The TGF-beta pathway is a negative regulator of thyroid follicular cell growth, and the mechanism by which thyroid cancer cells evade its inhibitory signal remains unclear. We questioned whether the modulation of the TGF-beta pathway by miR-146b-5p can contribute to thyroid tumorigenesis. Luciferase reporter assay confirmed the direct binding of miR-146b-5p on the SMAD4 3'UTR. Specific inhibition of miR-146b-5p with a locked nucleic acid-modified anti-miR-146b oligonucleotide significantly increased SMAD4 levels in the human papillary carcinoma cell lines, TPC-1 and BCPAP. Moreover, suppression of miR-146b-5p increased the cellular response to the TGF-beta anti-proliferative signal, significantly decreasing the proliferation rate. The overexpression of miR-146b-5p in normal rat follicular PCCL3 cells decreased SMAD4 levels and disrupted TGF-beta signal transduction. MiR-146b-5p overexpression in PCCL3 cells also significantly increased cell proliferation in the absence of thyroid-stimulating hormone and conferred resistance to TGF-beta-mediated cell-cycle arrest. Additionally, the activation of thyroid most common oncogenes RET/PTC3 and BRAF in PCCL3 cells upregulated miR-146b-5p expression. Our results confirm the oncogenic role of miR-146b-5p in thyroid follicular cells and contribute to knowledge regarding the modulation of TGF-beta signal transduction by miRNAs in PTCs. Oncogene (2012) 31, 1910-1922; doi:10.1038/onc.2011.381; published online 29 August 2011

Identifizierung und Charakterisierung von Intermediärfilament-Organisatoren in Caenorhabditis elegans

Intermediärfilamente (IFs) sind neben Mikrotubuli und Aktinfilamenten die dritte filamentäre Komponente des Zytoskeletts. Sie wirken als mechanische Stabilisatoren, sind außerdem an Zelldifferenzierung, Proliferation und Apoptose beteiligt und tragen zu Zellpolarität bei. IFs sind dynamische Strukturen, die zelltypspezifisch in unterschiedlichen Anordnungen und Abundanzen vorkommen und von Signalkaskaden beeinflusst werden. Die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen dieser fein abgestimmten Prozesse sind weitgehend unbekannt. In dieser Arbeit sollte deswegen ein Tiermodell entwickelt werden, um Regulatoren der IF-(Netzwerk)-Organisation in vivo zu untersuchen und zu identifizieren. Dazu wurde C. elegans ausgewählt, da es sich hierbei um einen genetisch gut charakterisierten und leicht manipulierbaren Organismus handelt, in dessen Genom elf Gene für zytoplasmatische IFs kodieren. Zunächst wurden stabil transgene C. elegans-Linien generiert, die fluoreszierende IFs exprimieren. Es konnte gezeigt werden, dass das darmspezifische IFB-2::CFP im Bereich des apikalen Junktionskomplex verankert ist und nahezu vollständig im subapikalen Terminalgeflecht der Enterozyten lokalisiert, das als Teil der endotube besonders stabil und widerstandsfähig ist. Wenn diese Tiere mit dsRNA gegen das ebenfalls im Terminalgeflecht exprimierte IF ifc-2 behandelt wurden, entwickelten sich blasenförmige Ausstülpungen des Darmlumens, die auf eine Schwächung der rigiden und formgebenden endotube hinwiesen und damit einen direkten in vivo-Beweis für die stressprotektive Funktion des intestinalen IF-Netzwerks lieferten. Die leichte Detektierbarkeit des IFB-2::CFP-Musters wurde in einem optischen Screen ausgenutzt, bei dem nach chemischer Mutagenese nach Veränderungen im IF-Muster gefahndet wurde. Hierbei wurden drei Mutanten isoliert. In Komplementationsanalysen stellte sich heraus, dass es sich in zwei Fällen um Allele desselben Gens handelt. Die Identifizierung der betroffenen Gene gelang durch eine PCR-basierte Kartierung von single nucleotide polymorphisms nach Verpaarung mit dem Hawaii-Stamm (snp-mapping) und anschließender RNAi-Analyse der Einzelgene in den identifizierten Chromosomenabschnitten. Im einen Fall handelte es sich um das sma-5-Gen, einer Serin/Threonin-Kinase mit Homologie zu den MAP-Kinasen MAPK7/ERK5 der Säuger. Hier wurden, ebenso wie beim ifc-2 (RNAi)-Phänotyp, progressive blasenförmige Ausstülpungen des Darmlumens beobachtet. Die beiden anderen Allele tragen Mutationen in einem bisher nicht näher charakterisierten Gen. In diesen Würmern kommt es zu einem vollständigen Auflösung des IFB-2::CFP-Netzwerks mit prominenten Akkumulationen um die apikalen Junktionen. Das Darmlumen ist stellenweise geweitet und das elektronendichte Terminalgeflecht fehlt fast vollständig, die Integrität des Darmepithels ist jedoch nicht kompromittiert. Die anderen IFs des Terminalgeflechts sind ebenfalls fehlverteilt, und die intestinale Expression von Aktin ist stark reduziert. Expressionskonstrukte des Gens zeigten weiterhin, dass es darmspezifisch synthetisiert wird und mit den IFs im Terminalgeflecht kolokalisiert. Das Protein ist, ähnlich wie das IF-assoziierte Filaggrin der Säuger ausgesprochen histidinreich. Es enthält außerdem eine Prolin-reiche Domäne, die Teil einer potentiellen Aktin-Bindedomäne ist. Auf Grund all dieser Eigenschaften wird die Bezeichnung IFO-1 (intermediate filament organizer) für das neue Protein vorgeschlagen, das möglicherweise als struktureller Zytoskelett-Linker wirkt. Die vorgestellten Ergebnisse untermauern die Bedeutung von C. elegans für die Identifizierung von Faktoren, die IF-Netzwerke regulieren, und die Möglichkeit, Defekte im lebenden Gesamtorganismus zu bestimmen.

miR-21 functionally interacts with the 3'UTR of chemokine CCL20 and down-regulates CCL20 expression in miR-21 transfected colorectal cancer cells

As deregulation of miRNAs and chemokine CCL20 was shown to play a role in colorectal cancer (CRC) pathogenesis, we analyzed the functional interactions of candidate miRNAs with CCL20 mRNA. After target prediction software programs indicated a role for miR-21 in CCL20 regulation, we applied the luciferase reporter assay system to demonstrate that miR-21 functionally interacts with the 3'UTR of CCL20 mRNA and down-regulates CCL20 in miR-21 mimic transfected CRC cell lines (Caco-2, SW480 and SW620). Thus, regulation of CCL20 expression by miR-21 might be a regulatory mechanism involved in progression of CRC.

The vacuolar-ATPase B1 subunit in distal tubular acidosis: novel mutations and mechanisms for dysfunction

Mutations in the B1 subunit of the multisubunit vacuolar ATPase cause autosomal-recessive distal renal tubular acidosis and sensorineural deafness. Here, we report a novel frameshift mutation that truncates the C-terminus of the human B1 subunit. This mutant protein failed to assemble with other subunits in the cytosol to form the complex that can be targeted to vesicular structures in mammalian cells. Loss of proton pump activity was demonstrated in a functional complementation assay in B-subunit null yeast. The mutation caused loss of a discreet C-terminal region critical for subunit interaction not related to the C-terminal PDZ motif. Co-expression studies failed to demonstrate dominant negative effects of this truncated mutant over wild-type B1. Analysis of 12 reported B1 subunit missense mutations showed one polymorphic allele had intact pump function, two point mutants had intact assembly but defective proton pumping, and the remaining nine had disrupted assembly with no pump function. One presumed polymorphic allele was actually an inactivating mutation. Our study shows that multiple mechanisms of pump dysfunction result from B1 subunit mutations with a common outcome being defective assembly. Polymorphisms of the B1 subunit in the general population may affect renal acidification and urinary chemistry.