Dysbindine

Introduction

Comme cela a déjà été obtenu dans la cas de la Syncoïline et la Desmusline, c’est la technique du double hybride qui a permis de découvrir une nouvelle protéine associée à l’alpha Dystrobrévine. De nouvelles études étaient alors nécessaires pour mieux définir le rôle fonctionnel des Dystrobrévines au niveau du muscles et dans le cerveau. Les travaux datant de 2001 permirent de décrive le clonage et la caractérisation d’une nouvelle protéine baptisée a Dysbindine .

La Dysbindine

tableau des séquences de DysbindineLa Dysbindine est une protéine de 40 kDa qui se lie selon un enroulement en spirale à la bêtaDystrobrévine dans les muscles et le cerveau. Les données principales sur la Dysbindine sont résumées dans le tableau ci-dessous. En réalité la systématique de classement des protéines en fait actuellement une protéine dite DTNBP (= Dystrobrevin Binding Protein,   voir revue correspondante ), mais il est à noter que la Dysbindine est maintenant référencée comme DTNBP1 (Q9EV8), car une autre protéine plus longue a récemment été découverte sous le nom de Myospryne (voir ID Swiss Prot  CMYA5 ) et se trouve désormais notée DTNBP2 .

Portrait robot de la DysbindineAvec une même systématique, un portrait-robot peut-être établi et on va identifier rapidement une région avec une structure en double hélice d’une centaine de résidus qui était située dans la séquence de la Dysbindine entre les résidus 88 et 177. Un tel domaine devait donc favoriser le contact hélices-hélices avec l’alpha Dystrobrévine. Plus récemment il va être proposé de subdiviser cette zone en 2 hélices nommées Dc1 de 69 résidus et Dc2. De plus il est indiqué que l’isoforme 1 également référencée comme Dysbindine-1A possède un domaine dit PEST qui représente une cible potentielle de dégradation et pour une phosphorylation sur un résidu Sérine. Un schéma récapitule toutes ces données. On pourra également consulter divers travaux qui font des formes  DTNBP-1A, -1B, -1C  avec présence de nombreuses variantes.

En fait depuis 2009 il va être établi l’existence de trois isoformes majeures  de dysbindine chez l’homme.  Elles sont exprimées dans le cerveau et prennent comme identification les termes de dysbindine-1A, -1B et -1C.  La dysbindine-1A (environ un PM de 50 kDa) est une protéine complète (351 Acides aminés chez l’homme), qui est localisé dans des synapses presque entièrement postsynaptique chez les humains, et est un composant d’un ensemble de protéines de grande taille connu sous le nom de BLOC-1 (biogenèse des organelles lysosomales complexes-1). La dysbindine-1B (environ  37 kDa) est une version tronquée de la dysbindine-1A (seulement 303 acides aminés chez l’homme) dans lequel pour la région C-terminale manque du domaine PEST de la dysbindine-1A . Cette deuxième isoforme, qui n’est pas exprimée en souris, est localisé dans les synapses seulement présynaptiquement  et peut ou non faire partie de BLOC-1. La Dysbindin-1C (~ 33 kDa) est également une version tronquée de la dysbindine-1A (seulement 270 acides aminés chez l’homme), mais la troncature se produit dans la région N-terminale (NTR), qui est totalement absente dans dysbindine-1C.  Localisé dans les synapses pré et post-synaptique,  elle ne fait pas partie du complexe  BLOC-1

Des mutants de dysbindine exprimés chez la souris ont été utilisés pour identifier les fonctions de les isoformes dysbindine-1 et leurs contributions potentielles au phénotypes de la schizophrénie. La souris est plus intensément étudiée à cet effet est la souris sableuse (sdy), qui provient d’une mutation de suppression spontanée des exons 6 et 7 (Avec la plupart des introns 5-7) dans le gène DTNBP1. Cela mène à une expression des transcriptions DTNBP1 encodant la région tronquée
dite en «  bobine enroulée » dont dépendent toutes les isoformes dysbindine-1 pour l’interaction avec d’autres protéines .  Bien que les souris de type sauvage (WT) expriment la dysbindine-1A et la dysbindine-1C (mais pas la dysbindine-1B comme indiqué ci-dessus). Un schéma récapitulatif résume l’existence des 3 isoformes majeures de la dysbindine chez l’homme.

 

Partenaires et Fonction de la Dysbindine

Pour découvrir d’éventuel partenaire de la Dysbindine de nouveau la technique du double hybride a été appliquée et on a découvert la  Myospryne, protéine de 413 kDa qui était exprimée dans les muscles squelettiques et cardiaque. Puis on localisa cette dernière au niveau des costamères avec des sites de liaison pour a protéine Kinase A . Les plus récentes données sur la Myospryne révèlent ses relations avec la Dysbindine, la Dystrophine et l’Alpha Actinine sont consultables dans une revue (Voir article correspondant).

 Progressivement le nombre de partenaires augmente et l’on trouvera historiquement des travaux indiquant des associations avec les protéines suivantes : La Snapine (2006), la RNF151 (2007), le complexe Ap  mais aussi la TRIM32 (= tripartite motif protein 32) en 2009,  le complexe avec WAVE2 et Ab1 (2010), les protéines RhoA et Myozap (Myocardium-enriched zonula occludens-1–associated protein) et la formation d’un complexe avec l’ensemble dit BLOC-1 en 2013, puis en 2014 une interaction avec d’une part  HDAC4  et COMT (catecPrincipaux partenaires de la Dysbindinehol-O-methyl transferase ) chez la souris et chez l’homme. Enfin en 2015,   la protéine DISC1 est confirmée comme régulant la fonction de la Dysbindine et favorisant sa stabilité. Puis la publication en référence indique que la Dysbindine-1, une protéine liée à la schizophrénie, interagit avec l’entité HDAC3.

Une représentation schématique résumait en 2009 l’ensemble de 31 partenaires répertoriés comme en interaction avec la Dysbindine DTNBP1 et de ce travail l’illustration ci-contre issue de l’article en référence,  résume l’ensemble de ces protéines.

 Relation Dysbindine et complexe Dystrophine-protéines associéesDans le muscle squelettique la Dysbindine qui fut découverte car en interaction avec la Dystrobrévine, est l’un parmi les nombreux partenaires qui est associé avec le complexe autour de la Dystrophine avec ses protéines associées. La Dysbindine participe à un réseau de liens en relation d’une part avec la membrane et d’autre part au niveau du cytoplasme via un réseau en connexion avec les protéines musculaires elles-mêmes il y a connexion avec le filament Intermédiaire (IF) et relation donc avec Desmine, Vimentine, Alpha-Actinine et Desmusline comme cela est résumé dans le schéma suivant. .

On note par ailleurs, parmi toutes ces informations, que des résultats indiquent un rôle central de la Dysbindine dans le système nerveux central et c’est donc sans surprise qu’un récent travail de recherche démontre l’importance de la Dysbindine et de ses variations dans les fonctions cognitives chez l’homme.

reseau des protéines partenaires de la Dysbindine dans le cerveauAinsi pour ce qui concerne plus particulièrement le cerveau un autre bilan (réalisé en 2011) fait état d’un ensemble de protéines qui sont plus spécifique du système nerveux central et le schéma également issu du travail en référence, montre dans une illustration didactique l’appartenance de certains groupes de protéines à des complexes différents tels le complexe dit « WAVE2, », les complexes dit « BLOC1 »  et « BLOC2 » et le complexe dit « AP-3 ». On note les relations avec le complexe Dystrophine qui est repris dans le paragraphe précédent.

 Dans un nouveau  travail présenté dans l’article en référence, il est discuté de la façon dont est perturbé la fonction de la protéine  NMDAR (= le récepteur N-méthyl-D-aspartate, un sous-type de récepteur du glutamate majeur, qui a reçu dans cette revue une grande  attention). Cette fonction de type neurologique entraîne une modification qui peut contribuer à la progression et au développement de symptômes que l’on rencontre dans les cas de  schizophrénie. Il y a en particulier des déficits cognitifs. L’analyse présentée, passe en revue les voies de signalisation communes parmi les gènes de susceptibilité à la schizophrénie, la protéine  DISC1, la Neureguline1 et la Dysbindine, en se concentrant sur la voie AKT/GSK3β. Il est aussi indiqué dans cet article  comment leurs mutations respectives et leurs interactions potentiellement altérées peuvent conduire à un dysfonctionnement du NMDAR au cours du développement.

Dysbindine et Pathologies

Le rôle de la Dysbindine dans les dystrophies musculaires se trouva rapidement associé avec les sites préférentiels d’expression de la protéine qui était donc présente dans le muscle comme représenté dans le schéma présenté au-dessus.. Cependant l’importance de la Dysbindine provient de sa présence au niveau des synapses et l’observation pionnière que dans  certaines fibres du cervelet il pouvait exister une expression anormale.

De plus il y a des cas rapportés de réduction de l’ expression de la Dysbindine dans des cas de schizophrénie. Il y eu alors des  ré-investigations de ces diverses observations pour finalement clairement identifier le gène  DTNBP1 , protéine humaine identique à la Dysbindine de souris, comme associé avec la schizophrénieEn complément de ces études et toujours en relation avec le système nerveux central ‘SNC), une variation génétique dans le gène de la Dysbindine (DTNBP1) fut décrit comme associé à la performance dans les commandes de la mémoire chez l’animal.  Il y a perte de la Dysbindine-1 chez la souris déficiente, ce qui var avoir un impact vis-à-vis de la technique d’apprentissage  basée sur la récompense  en augmentant les comportements impulsifs et compulsifs. Il est observé chez des souris mutantes pour la Dysbindine-1 une diminution des mécanismes moléculaires potentiels pour ce qui concerne la  libération de glutamate synaptique. Chez le papillon Bombyx , il y a Réduction de  l’expression du gène « Dysbindine-like » accompagné d’une translucidité tachetée de la peau chez la larve.  Ainsi, la protéine dite « Dysbindine-like » semble donc jouer  un rôle important dans la formation et l’accumulation de granules d’urate au niveau de l’épiderme de ces vers à soie. Bien que les résultats soient préliminaires et la réplication nécessaire sur un échantillon plus large, cette étude suggère que,  avec l’intermédiaire d’une  médiation par le  récepteur NMDA, les  gènes de signalisation (DAOPPP3CCDTNBP1) pourraient être impliqués dans les mécanismes pathogéniques de la Schizophrénie .

Une Analyse de la Dysbindine dans la rétine, mais également au niveau des cellules de Müller chez le Rat en particulier. Chez la souris mutante, l’altération de la Dysbindine provoque une éventuelle diminution des mécanismes moléculaires responsables de la libération de glutamate synaptique. On repère ensuite des effets de  mutations sur la Dysbindine comme générateur de phénotypes variés. En 2014 un travail rapporte une meilleure caractérisation du comportement des souris sur-exprimant la version de la Dysbindine-1 humaine. Plus récemment en 2015 on rapporte que des variantes concernant la  Dysbindine (DTNBP1)  sont associées à des hallucinations dans la schizophrénie.
Un autre travail révèle le processus de la propagation  des agrégats de Dysbindine-1B (transmission des dépôts neurotoxiques). Un autre travail indique les  effets comportementaux d’une mutation dans le gène de la schizophrénie DTNBP1 et les risques entrainés chez la souris. Des marqueurs microsatellites sont analysés, comme correspondant à une approche rapide pour la cartographie d’une autozygosité dans le syndrome Hermansky-Pudlak. Le dépistage des mutations sur la séquence exonique de la  DTNBP1 concernant 669 schizophrènes et 710 contrôles donne une analyse de fusion à haute résolution. Il existe une altération de rétention de la mémoire à long terme et la mémoire de travail chez les souris « sdy » mutantes avec une délétion dans la séquence de la DTNBP1.  un gène de susceptibilité à la schizophrénie.

Plus récemment en 2015 on rapporte que des variantes concernant la  Dysbindine (DTNBP1)  sont associées à des hallucinations dans la schizophrénie. Un autre travail révèle le processus de la propagation  des agrégats de Dysbindine-1B (transmission des dépôts neurotoxiques).Un autre travail indique les  effets comportementaux d’une mutation dans le gène de la schizophrénie DTNBP1 et les risques entrainés chez la souris. Des marqueurs microsatellites sont analysés, comme correspondant à une approche rapide pour la cartographie d’une autozygosité dans le syndrome Hermansky-PudlakLe dépistage des mutations sur la séquence exonique de la  DTNBP1 concernant 669 schizophrènes et 710 contrôles donne une analyse de fusion à haute résolution. Il existe une altération de rétention de la mémoire à long terme et la mémoire de travail chez les souris « sdy » mutantes avec une délétion dans la séquence de la DTNBP1, un  gène de susceptibilité à la schizophrénie.

De plus la dysbindine-1A qui est liée au développement d’une pathologie telle la schizophrénie si elle est dégradée elle va faciliter l’activité de NF-Kappa B dans le noyau. De même cette protéine qui présente des défauts génétiques est alors un facteur de susceptibilité à l’homéostasie du cuivre neuronal. Un schéma est alors proposé pour l’implication de la dysbindine dans le processus de métabolisme du cuivre comme cela est présenté (voir détails dans l’article en référence) avec un schéma récapitulatif montrant les différentes voies de signalisation sollicitées. Les lignes vertes représentent les interactions génétiques entre les facteurs et les lignes roses représentent les interactions protéine-protéine.

En 2016 un premier travail apporte la preuve pour une association entre la dysbindine-1 et Régulation de l’exocytose du facteur neurotrophique dérivé du cerveau (=Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) chez les humains atteints de schizophrénie. Une autre étude indique que la dysbindine-1 modifie la signalisation et la localisation cellulaire des récepteurs à la dopamine D2L et D3 recombinants d’origine humaine.

Les résultats présentés dans ce travail révèlent que  la dysbindine-1A peut contrôler la fonction de la cycline D1 de manière spatiotemporelle et pourrait contribuer à une meilleure compréhension de la pathophysiologie des troubles associés à une altération de cette protéine. Les effets conjugués du sexe et d’une mutation concernant la dysbindine DTNBP1 provoquent des changements de développement des récepteurs GluN2B-GluN2A dans le cortex et au niveau de l’hippocampe chez la souris

Par ailleurs, il va aussi être proposé que l’on considère la Dysbindine comme un nouveau biomarqueur pour l’adénocarcinome canalaire pancréatique suite à des études menées par profilage protéomique. Le mécanisme pathogène de l’agrégation toxique de la dysbindine-1B perturbe la reconnaissance de BLOC-1 va intervenir dans le trafic des vésicules intercellulaires. Ce travail original permet une visualisation de l’interaction DISC1-Dysbindine dans les extrémités synaptiques glutamatérgiques chez les mouches des fruits. Une localisation endosomale des entités Arf-GAP et AGAP1 module la morphologie de la colonne vertébrale dendritique en aval du facteur de déformation neurodéveloppementale que peut représenter la protéine nommée Dysbindine.

Puis en 2017, l ’expression forcée de la Dysbindine-1B dans l’hippocampe et pour la fonction cognitive chez la souris est rapportée en détail dans une étude et se révèle comme la cause d’une l’apoptose des neurones, ce qui peut provoquer un comportement anxieux et nuire à l’activité locomotrice et à la mémoire spatiale.

On va ensuite découvrir que c’est  la protéine TRIM24 qui favorise la protection de la Dysbindine contre une dégradation par  la protéine TRIM32  ce qui inhibe l’hypertrophie des cardiomyocytes en régulant le taux de dysbindine. Un schéma récapitulatif dont le détail figure dans l’article en référence permet de résumer l’ensemble de ses données sur la Dysbindine.

La déficience en dysbindine modifie l’expression des transcriptions de neurones GABA et de perméabilité ionique dans l’hippocampe au cours du développement. Une mutation sur la dysbindine va ainsi diminuer le nombre de cellules GABA et de synapses. Il y aura des changements dans l’expression de NKCC1, KCC2 et NCKX2. Les flux d’ions seront perturbés. La concentration de chlorure intracellulaire versus une concentration accrue de chlorure intracellulaire dans les neurones en raison de l’évolution de l’expression des transporteurs.

La protéine de liaison des éléments de régulation des stérols induite par l’activité neuronale (SREBP1) se trouve perturbée chez les souris déficiente en dysbindine. Un tel constat permet de dresser un lien potentiel avec la déficience cognitive observée dans les cas de schizophrénie. Ce travail propose une évidence pour l’existence d’un effet épistatique entre les gènes de la Dysbindine-1 et de la Neuritine-1 en rapport avec le risque de troubles dans le spectre de la schizophrénie.  Le protéome au niveau de la synapse des défauts génétiques sur BLOC-1 permet d’identifier le complexe de polymérisation entre Arp2 / 3 et Actine comme étant sous le contrôle de la dysbindine en tant que facteur de susceptibilité à la schizophrénie.

Les interférences provoquées au niveau du travail de mémoire par la perte de la dysbindine-1A est étudiée dans les phénotypes liés à la schizophrénie. Ce travail indique pour la première fois que des rôles fonctionnels différentiels pour existent pour la dysbindine-1A versus la dysbindine-1C. Ces isoformes sont donc à étudier parmi les phénotypes pertinents pour la pathologie de la schizophrénie. Des études futures devraient étudier les différences sexuelles comme possible responsable  dans ces effets phénotypiques.

Mutations sur la séquence de la DysbindineDepuis 2004, on possède chez l’homme parmi les patients atteints de Schizophrénie, une analyse indiquant qu’aucune mutation concernant la Dysbindine ne pouvait être détectée. Cependant en 2013, une  identification d’une seconde mutation sur la protéine HPS7 (autre référence pour la DTNBP1)  chez un patient présentant en fin de vie. .(  La première mutation de la Dysbindine, concernait un travail paru en 2003). Aussi le schéma suivant donne la localisation de ce bilan de seulement 2 mutations connues sur la séquence primaire de la Dysbindine Humaine.

On notera par ailleurs, qu’une perte de la Dysbindine-1 chez des souris altère le processus d’apprentissage basé sur la récompense en augmentant comportement impulsif et compulsif. De plus il apparait de plus en plus évident que des formes variantes de Dysbindine, (DTNBP1) sont susceptibles de jouer un rôle dans le développement des sens ; auditif, visuel et olfactif,  ce qui est cohérent avec la  la régulation de l’activité glutamate et la dopamine dans les organes concernés. Ainsi en ce qui concerne les Bases moléculaires des principales maladies psychiatriques comme la schizophrénie et la dépression, une attention particulière est actuellement portée sur la Dysbindine.

La perte de Dysbindine-1, un gène de risque pour la schizophrénie, conduit à une altération de la fonction du récepteur métabotropique du glutamate chez la souris. Le facteur de sensibilité à la N-éthylmaléimide (NSF) et la Dysbindine semblent capable de réaliser une association pour moduler la plasticité synaptique. 

On reparle des polyphenol comme l’épicatechine qui l’on trouve entre autre dans le raisin et/ou le chocolat. Ainsi comme traitement ce sont les effets de l’épicatechine qui sont rapportés pour les bénéfices que cela entraine au niveau du cortex frontal avec son impact au niveau de l’organisation du complexe autour de la dystrophine (DAPC) et en particulier pour la distribution de la dysbindine chez la souris mdx. Il y a sous l’effet de l’épicatechine une meilleure distribution des syntrophines alpha des sarcoglycanes et de la Dp71. ON observe un retour d’un taux d’Utrophine et de dysbindine qui se trouvent renforcé, comme le démontrent dans l’article en référence les expériences de co-immunoprécipitations avec une augmentation de la teneur en protéines comme la dysbindine, la dystrophine et l’epsilon sarcoglycane et leurs forte colocalisation.

En conclusion

Pour suivre l’évolution des connaissances sur La Dysbindine il existe des banques de données récentes qui sont  automatiquement mises à jour qui répertorient :

A)      La Dysbindine avec son lot de références historiques.

B)      Les principales maladies actuellement connues qui résultent d’une mutation ou d’un défaut dans la protéine considérée (avec des références associées).

  • Protéine : DYSTROBREVIN-BINDING PROTEIN 1; DTNBP1
  • Pathologies associées: HERMANSKY-PUDLAK SYNDROME 7; HPS7 ; SCHIZOPHRENIA; SCZD.