Mechanisms underlying endolysosomal deficits mediated by the Parkinson’s disease-related kinase LRRK2

Resumen

Mutaciones en el gen que codifica la quinasa rica en repeticiones de leucina 2 (leucine-rich repeat kinase 2, LRRK2) son una causa común de enfermedad de Parkinson (EP) hereditaria y algunas variantes también aumentan el riesgo de EP esporádica. LRRK2 participa en la regulación de una serie de rutas de tráfico intracelular de membranas, incluyendo autofagia, tráfico mediado por el retrómero, dinámica de las vesículas sinápticas y degradación endolisosomal, si bien no se conocen con exactitud los mecanismos moleculares responsables de estas alteraciones. Estudios recientes han revelado que varias proteínas Rab que participan en las rutas secretora y de reciclaje endocítico son sustratos de la actividad quinasa de LRRK2 in vivo. Sin embargo, los efectos de su fosforilación por LRRK2 sobre las rutas de tráfico intracelular de membranas permanecen desconocidos. En esta tesis, mediante el estudio de la bien caracterizada ruta del receptor del factor de crecimiento epidérmico (epidermal growth factor receptor, EGFR), observamos que la expresión de una versión catalíticamente activa o de una variante fosfodeficiente, pero no así de variantes fosfomiméticas, de RAB8A rescata las alteraciones sobre el tráfico endolisosomal mediadas por G2019S, un mutante patogénico de LRRK2. De forma similar, RAB11 y Rabin8, que forman parte de una cascada de activación de RAB8A, revierten dichas alteraciones. Además, observamos que el silenciamiento de RAB8A retrasa la degradación del EGFR y provoca una disminución de la actividad de RAB7A, al igual que se había descrito anteriormente para LRRK2 patogénica. Tanto la expresión de la variante G2019S como el silenciamiento de RAB8A resultan en la acumulación aberrante del EGFR en un compartimento endocítico positivo para RAB4, lo cual impide su eficiente degradación endolisosomal, así como su reciclaje de vuelta a la membrana plasmática. Tanto la acumulación del EGFR en el compartimento positivo para RAB4 como las alteraciones en su reciclaje son revertidas por una forma activa de RAB7A. Finalmente, mostramos que la expresión de una mutación dominante negativa de RAB7A da como resultado defectos similares en la degradación y en el reciclaje del EGFR, provocando su acumulación en el compartimento positivo para RAB4. En conjunto, nuestros descubrimientos sugieren que la fosforilación y consiguiente inactivación de RAB8A mediada por LRRK2 patogénica podría constituir la base de cómo esta proteína desregula las rutas de tráfico intracelular de membranas.