The Role of intracellular amyloid β-peptide in the pathophysiology of GNE myopathy and Alzheimer's disease

Abstract

The Amyloid β-peptide (Aβ) is accumulated in several diseases including GNE myopathy and Alzheimer’s disease (AD). GNE myopathy is a skeletal muscle disorder caused by biallelic mutations in the UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase (GNE) gene, which codifies for a key enzyme in sialic acid biosynthesis. The mutated GNE gene encodes a hypofunctional enzyme causing a decrease in cellular sialic acid. We have found that hyposialylation favors Aβ endocytosis in skeletal muscle cells, which is dependent on clathrin and heparan sulfate proteoglycan. Furthermore, we have observed that intracellular Aβ induces apoptosis in skeletal muscle cells through the impairment of Akt signaling pathway. Accordingly, Akt phosphorylation is reduced and apoptosis is enhanced in GNE myopathy myoblasts. Finally, through a genome-wide screen in Saccharomyces cerevisiae we have identified novel modulators of Aβ toxicity including components of the mitochondrial respiratory chain and members of the Ca2+ signaling pathways. In conclusion, this study provides a better understanding of the Aβ relevance in the pathophysiology of GNE myopathy and AD.

El pèptid β-amiloide (Aβ) s’acumula en diverses malalties com la miopatia de GNE i la Malaltia d’Alzheimer (MA). La miopatia de GNE és una malaltia del múscul esquelètic causada per mutacions al gen UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase (GNE), que codifica un enzim clau en la biosíntesis de l’àcid siàlic. El GNE mutat produeixen un enzim hipofuncional i una conseqüent disminució de l’àcid siàlic cel·lular. Hem vist que la hiposialització afavoreix l’endocitosi de l’Aβ en cèl·lules musculars, la qual és dependent de clatrina i de l’heparà sulfat proteoglicà. A més, hem observat que l’Aβ intracel·lular indueix l’apoptosi en cèl·lules musculars mitjançant la inhibició de l’Akt. Així, la fosforilació de l’Akt es troba reduïda i l’apoptosi induïda en mioblasts d’un pacient amb la miopatia de GNE. Finalment, a través d’un cribratge del genoma complert de Saccharomyces cerevisiae, hem identificat nous moduladors de la toxicitat per Aβ que inclouen components de la cadena respiratòria mitocondrial i membres de la via de senyalització del Ca2+. En resum, aquest estudi ofereix una millor comprensió del rol de l’Aβ en la miopatia de GNE i la MA.

Programa de doctorat en Biomedicina