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Bayonés L, Guerra-Fernández MJ, Hinostroza F, Báez-Matus X, Vásquez-Navarrete J, Gallo LI, Parra S, Martínez AD, González-Jamett A, Marengo FD, Cárdenas AM. Gain-of-Function Dynamin-2 Mutations Linked to Centronuclear Myopathy Impair Ca2+-Induced Exocytosis in Human Myoblasts. Int J Mol Sci 2022; 23:ijms231810363. [PMID: 36142275 PMCID: PMC9499313 DOI: 10.3390/ijms231810363] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/10/2022] [Revised: 08/26/2022] [Accepted: 09/02/2022] [Indexed: 11/16/2022] Open
Abstract
Gain-of-function mutations of dynamin-2, a mechano-GTPase that remodels membrane and actin filaments, cause centronuclear myopathy (CNM), a congenital disease that mainly affects skeletal muscle tissue. Among these mutations, the variants p.A618T and p.S619L lead to a gain of function and cause a severe neonatal phenotype. By using total internal reflection fluorescence microscopy (TIRFM) in immortalized human myoblasts expressing the pH-sensitive fluorescent protein (pHluorin) fused to the insulin-responsive aminopeptidase IRAP as a reporter of the GLUT4 vesicle trafficking, we measured single pHluorin signals to investigate how p.A618T and p.S619L mutations influence exocytosis. We show here that both dynamin-2 mutations significantly reduced the number and durations of pHluorin signals induced by 10 μM ionomycin, indicating that in addition to impairing exocytosis, they also affect the fusion pore dynamics. These mutations also disrupt the formation of actin filaments, a process that reportedly favors exocytosis. This altered exocytosis might importantly disturb the plasmalemma expression of functional proteins such as the glucose transporter GLUT4 in skeletal muscle cells, impacting the physiology of the skeletal muscle tissue and contributing to the CNM disease.
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Affiliation(s)
- Lucas Bayonés
- Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias, CONICET, Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires 1428, Argentina
| | - María José Guerra-Fernández
- Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso, Gran Bretaña 1111, Valparaíso 2360102, Chile
| | - Fernando Hinostroza
- Centro de Investigación de Estudios Avanzados del Maule (CIEAM), Vicerrectoría de Investigación y Postgrado, Universidad Católica del Maule, Talca 3460000, Chile
- Centro de Investigación en Neuropsicología y Neurociencias Cognitivas (CINPSI Neurocog), Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Católica del Maule, Talca 3460000, Chile
| | - Ximena Báez-Matus
- Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso, Gran Bretaña 1111, Valparaíso 2360102, Chile
| | - Jacqueline Vásquez-Navarrete
- Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso, Gran Bretaña 1111, Valparaíso 2360102, Chile
| | - Luciana I. Gallo
- Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias, CONICET, Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires 1428, Argentina
| | - Sergio Parra
- Instituto de Fisiología Celular—Neurociencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City 04510, Mexico
| | - Agustín D. Martínez
- Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso, Gran Bretaña 1111, Valparaíso 2360102, Chile
| | - Arlek González-Jamett
- Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso, Gran Bretaña 1111, Valparaíso 2360102, Chile
- Escuela de Química y Farmacia, Facultad de Farmacia, Universidad de Valparaíso, Valparaíso 2360102, Chile
| | - Fernando D. Marengo
- Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias, CONICET, Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires 1428, Argentina
- Correspondence: (F.D.M.); (A.M.C.)
| | - Ana M. Cárdenas
- Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso, Gran Bretaña 1111, Valparaíso 2360102, Chile
- Correspondence: (F.D.M.); (A.M.C.)
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