Investigation of VPS33A protein function in mucopolysaccharidosis-plus syndrome

Ранее нами было выявлено новое заболевание из группы наследственных болезней обмена веществ с аутосомно-рецессивным типом наследования - мукополисахаридоз-плюс синдром (МПСПС). В результате проведенного полноэкзомного секвенирования была установлена патогенная гомозиготная мутация p.R498W в гене VPS33A. Целью настоящего исследования являлось изучение влияния мутации p.R498W в гене VPS33A на уровень белка и его функции. Клеточная модель заболевания была сгенерирована методом Crispr-Cas9. Исследование активности аутофагии проводилось путем анализа различий в количестве маркера аутофагосом LC3-II между образцами в присутствии или отсутствии ингибитора лизосом бафиломицина A1. Уровень эндоцитоза был определен при исследовании деградации рецепторов EGF. Было выявлено снижение уровня белка VPS33A в клеточных линиях с мутацией p.R498W в гетерозиготном и гомозиготном состоянии до ~43% и ~25%, соответственно. Мы выявили, что мутация p.R498W не оказывает влияния на основные известные функции белка VPS33A - эндоцитоз и аутофагию. Интенсивность флуоресценции в мутантных клетках была значительно повышена в сравнении с контролем, что свидетельствовало о смещении pH лизосом в кислую сторону. Повреждение домена 2-2, в котором расположена мутация p.R498W, приводило к дисфункции белка VPS33A. Фундаментальная значимость исследования обусловлена необходимостью расшифровки механизмов развития данного заболевания с целью поиска подходов к адекватной терапии. Previously, we identified a novel disease from the group of hereditary metabolic diseases with an autosomal-recessive type of inheritance - mucopolysaccharidosis-plus syndrome (MPSPS). Using whole exome sequencing, we revealed pathogenic homozygous mutation p.R498W in the VPS33A gene. The objective of study was to analyze the effect of the mutation in the VPS33A gene on the protein level and its function. The cellular model of the disease was generated using Crispr-Cas9 system. Determination of autophagic activity was carried out by analyzing differences in the amount of the LC3-II between samples with and without addition of lysosome inhibitor bafilomycin A1. The level of endocytosis was determined by analysis of EGFR degradation. In the present study we revealed a reduction in the level of the VPS33A protein in cell lines with heterozygous and homozygous p.R498W mutations up to ~43% and ~25%, respectively. We also found that p.R498W mutation does not affect to the main known functions of the VPS33A - endocytosis and autophagy. The fluorescence intensity in the mutant cells was significantly increased compared to the controls, which indicated a shift of lysosomal pH to the acid side. Impairment of domain 2-2 led to dysfunction of the VPS33A protein. The fundamental significance of the study is due to decipher the pathological mechanisms of disease development to find approaches to adequate therapy.