Proteasome subunit PSMC3 variants cause neurosensory syndrome combining deafness and cataract due to proteotoxic stress.


Journal

EMBO molecular medicine
ISSN: 1757-4684
Titre abrégé: EMBO Mol Med
Pays: England
ID NLM: 101487380

Informations de publication

Date de publication:
07 07 2020
Historique:
received: 05 12 2019
revised: 04 05 2020
accepted: 07 05 2020
pubmed: 6 6 2020
medline: 21 7 2021
entrez: 6 6 2020
Statut: ppublish

Résumé

The ubiquitin-proteasome system degrades ubiquitin-modified proteins to maintain protein homeostasis and to control signalling. Whole-genome sequencing of patients with severe deafness and early-onset cataracts as part of a neurological, sensorial and cutaneous novel syndrome identified a unique deep intronic homozygous variant in the PSMC3 gene, encoding the proteasome ATPase subunit Rpt5, which lead to the transcription of a cryptic exon. The proteasome content and activity in patient's fibroblasts was however unaffected. Nevertheless, patient's cells exhibited impaired protein homeostasis characterized by accumulation of ubiquitinated proteins suggesting severe proteotoxic stress. Indeed, the TCF11/Nrf1 transcriptional pathway allowing proteasome recovery after proteasome inhibition is permanently activated in the patient's fibroblasts. Upon chemical proteasome inhibition, this pathway was however impaired in patient's cells, which were unable to compensate for proteotoxic stress although a higher proteasome content and activity. Zebrafish modelling for knockout in PSMC3 remarkably reproduced the human phenotype with inner ear development anomalies as well as cataracts, suggesting that Rpt5 plays a major role in inner ear, lens and central nervous system development.

Identifiants

pubmed: 32500975
doi: 10.15252/emmm.201911861
pmc: PMC7338805
doi:

Substances chimiques

NRF1 protein, human 0
Nuclear Respiratory Factor 1 0
Proteasome Inhibitors 0
Ubiquitin 0
Zebrafish Proteins 0
Proteasome Endopeptidase Complex EC 3.4.25.1
ATPases Associated with Diverse Cellular Activities EC 3.6.4.-
PSMC3 protein, human EC 3.6.4.-
psmc3 protein, zebrafish EC 3.6.4.-

Types de publication

Case Reports Journal Article Research Support, Non-U.S. Gov't

Langues

eng

Sous-ensembles de citation

IM

Pagination

e11861

Subventions

Organisme : Agence Nationale de la Recherche (ANR)
ID : ANR-10-LABX-0013
Pays : International
Organisme : Molecular Medicine Research Consortium of the University of Greifswald
ID : FOVB-2018-11
Pays : International
Organisme : Fritz-Thyssen Foundation
ID : Az. 10.16.2.022MN
Pays : International
Organisme : German Research Foundation
ID : SFBTRR186 A13
Pays : International
Organisme : German Research Foundation
ID : SFBTRR 167 A04
Pays : International
Organisme : NBRP and NBRP/Fundamental Technologies Upgrading Program from AMED
Pays : International
Organisme : JED-Belgique to Foundation
Pays : International

Informations de copyright

© 2020 The Authors. Published under the terms of the CC BY 4.0 license.

Références

Nucleic Acids Res. 2017 Jan 4;45(D1):D626-D634
pubmed: 27899642
Dev Biol. 2009 Nov 1;335(1):78-92
pubmed: 19732764
Nature. 2016 Aug 17;536(7616):285-91
pubmed: 27535533
Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2018 Dec;177(8):736-745
pubmed: 30421579
Bioinformatics. 2009 Jul 15;25(14):1754-60
pubmed: 19451168
Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Sep 6;108(36):14914-9
pubmed: 21852578
PLoS Genet. 2010 Oct 14;6(10):e1001154
pubmed: 20976243
Mol Cell. 2007 Sep 7;27(5):731-44
pubmed: 17803938
Mamm Genome. 2017 Aug;28(7-8):377-382
pubmed: 28756587
Nucleic Acids Res. 1987 Sep 11;15(17):7155-74
pubmed: 3658675
Nucleic Acids Res. 2003 Jul 1;31(13):3812-4
pubmed: 12824425
Nature. 2002 Sep 26;419(6905):403-7
pubmed: 12353037
J Comput Biol. 2004;11(2-3):377-94
pubmed: 15285897
Development. 2007 Jan;134(2):295-305
pubmed: 17166920
Diabetes. 2017 Jul;66(7):2044-2053
pubmed: 28468959
Am J Hum Genet. 2015 Apr 2;96(4):666-74
pubmed: 25817018
Eye (Lond). 2017 Jan;31(1):68-86
pubmed: 27612182
J Exp Med. 2018 Oct 1;215(10):2600-2616
pubmed: 30135079
Clin Genet. 2018 Mar;93(3):682-686
pubmed: 28940338
Hum Genet. 2019 Sep;138(8-9):847-863
pubmed: 30187164
J Biol Chem. 1992 May 25;267(15):10515-23
pubmed: 1587832
Nucleic Acids Res. 1993 Mar 11;21(5):1087-95
pubmed: 8464695
Am J Hum Genet. 2017 Apr 6;100(4):676-688
pubmed: 28343629
Development. 2015 Mar 15;142(6):1137-45
pubmed: 25758224
Sci Rep. 2016 May 04;6:25046
pubmed: 27141993
Biochem Biophys Res Commun. 2018 Feb 5;496(2):339-345
pubmed: 29331378
Hum Mol Genet. 2011 Aug 15;20(16):3213-26
pubmed: 21610158
Development. 1991 Jun;112(2):541-50
pubmed: 1794322
Methods Cell Biol. 2016;133:179-227
pubmed: 27263414
PeerJ. 2015 Mar 03;3:e796
pubmed: 25780760
Hum Mol Genet. 2020 May 8;29(7):1132-1143
pubmed: 32129449
Nat Genet. 1997 Jan;15(1):70-3
pubmed: 8988171
Mech Dev. 1999 Oct;88(1):73-88
pubmed: 10525190
Am J Hum Genet. 2018 Oct 4;103(4):484-497
pubmed: 30245029
Dev Biol. 2013 Aug 15;380(2):351-62
pubmed: 23684812
Nat Genet. 2011 May;43(5):491-8
pubmed: 21478889
Am J Hum Genet. 2006 Sep;79(3):549-55
pubmed: 16909393
J Clin Invest. 2015 Nov 2;125(11):4196-211
pubmed: 26524591
Am J Hum Genet. 2017 Feb 2;100(2):352-363
pubmed: 28132691
Genome Biol. 2010;11(10):R106
pubmed: 20979621
Development. 2013 Nov;140(21):4362-74
pubmed: 24067352
J Comput Biol. 1997 Fall;4(3):311-23
pubmed: 9278062
Hum Mutat. 2018 Jul;39(7):983-992
pubmed: 29688594
Prog Mol Biol Transl Sci. 2012;109:347-96
pubmed: 22727427
Am J Hum Genet. 2008 Feb;82(2):432-43
pubmed: 18252223
J Biol Chem. 1994 Mar 11;269(10):7059-61
pubmed: 8125911
Nature. 2002 Apr 18;416(6882):763-7
pubmed: 11961560
Am J Hum Genet. 2015 May 7;96(5):816-25
pubmed: 25865493
Cell Death Dis. 2017 Oct 5;8(10):e3082
pubmed: 28981088
Antioxid Redox Signal. 2016 Dec 1;25(16):870-885
pubmed: 27345029
Nucleic Acids Res. 2014 Jul;42(12):e97
pubmed: 24771342
Development. 2004 Feb;131(4):943-51
pubmed: 14736743
Nature. 2008 May 22;453(7194):481-8
pubmed: 18497817
Nat Commun. 2016 Nov 24;7:13586
pubmed: 27882921
Nat Plants. 2019 Jan;5(1):106-117
pubmed: 30626926
Cell. 2017 Nov 16;171(5):1094-1109.e15
pubmed: 29149604
Zebrafish. 2017 Dec;14(6):586-588
pubmed: 28767326
Dev Cell. 2012 Aug 14;23(2):329-41
pubmed: 22898777
Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 2009;85(1):12-36
pubmed: 19145068
Nature. 2015 Oct 1;526(7571):68-74
pubmed: 26432245
Nat Methods. 2010 Apr;7(4):248-9
pubmed: 20354512
Acta Crystallogr F Struct Biol Commun. 2014 Apr;70(Pt 4):418-23
pubmed: 24699731
Arthritis Rheum. 2012 Mar;64(3):895-907
pubmed: 21953331
Hum Mutat. 2015 Oct;36(10):928-30
pubmed: 26220891
Dev Biol. 1986 Jan;113(1):238-54
pubmed: 3943663
Am J Hum Genet. 2010 Dec 10;87(6):866-72
pubmed: 21129723
Eur J Hum Genet. 2018 Jan;26(1):64-74
pubmed: 29180823
Hum Genet. 2017 Sep;136(9):1093-1111
pubmed: 28497172
Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Nov 15;113(46):12991-12996
pubmed: 27791164
Mech Dev. 2002 Aug;116(1-2):95-104
pubmed: 12128209
Nucleic Acids Res. 2014 Jan;42(Database issue):D986-92
pubmed: 24174537
Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Jan 29;105(4):1255-60
pubmed: 18202183
J Biol Chem. 2018 Jan 12;293(2):740-753
pubmed: 29162721
Bioinformatics. 2009 Aug 15;25(16):2078-9
pubmed: 19505943
Bioinformatics. 2018 Oct 15;34(20):3572-3574
pubmed: 29669011
Brief Bioinform. 2016 Jan;17(1):51-62
pubmed: 25998133
Nucleic Acids Res. 2016 Jan 4;44(D1):D733-45
pubmed: 26553804
Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Apr 28;112(17):5473-8
pubmed: 25827230
Nucleic Acids Res. 2019 Jul 2;47(W1):W171-W174
pubmed: 31106371
Mol Cell. 2010 Apr 9;38(1):17-28
pubmed: 20385086
J Exp Biol. 2009 Mar;212(Pt 5):639-47
pubmed: 19218514
Trends Genet. 2017 Oct;33(10):677-702
pubmed: 28867048
Development. 2010 Oct;137(19):3257-68
pubmed: 20724448
EMBO Mol Med. 2020 Jul 7;12(7):e11861
pubmed: 32500975
Mol Cell. 2010 Oct 8;40(1):147-58
pubmed: 20932482
Brief Bioinform. 2013 Mar;14(2):178-92
pubmed: 22517427
Am J Hum Genet. 2018 Jun 7;102(6):1126-1142
pubmed: 29805043
Plant J. 2018 Oct;96(1):119-132
pubmed: 29983000

Auteurs

Ariane Kröll-Hermi (A)

Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg, Strasbourg, France.
Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS, BIP), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.

Frédéric Ebstein (F)

Institut für Medizinische Biochemie und Molekularbiologie (IMBM), Universitätsmedizin Greifswald, Greifswald, Germany.

Corinne Stoetzel (C)

Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg, Strasbourg, France.

Véronique Geoffroy (V)

Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg, Strasbourg, France.

Elise Schaefer (E)

Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg, Strasbourg, France.
Service de Génétique Médicale, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.

Sophie Scheidecker (S)

Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg, Strasbourg, France.
Laboratoires de Diagnostic Génétique, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.

Séverine Bär (S)

Laboratoire de Génétique Moléculaire, Génomique, Microbiologie (GMGM), UMR7156, Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg, Strasbourg, France.

Masanari Takamiya (M)

Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS, BIP), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.

Koichi Kawakami (K)

Laboratory of Molecular and Developmental Biology, National Institute of Genetics, Mishima, Japan.
Department of Genetics, SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies), Mishima, Japan.

Barbara A Zieba (BA)

Institut für Medizinische Biochemie und Molekularbiologie (IMBM), Universitätsmedizin Greifswald, Greifswald, Germany.

Fouzia Studer (F)

Filière SENSGENE, Centre de Référence pour les affections rares en génétique ophtalmologique, CARGO, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.

Valerie Pelletier (V)

Service de Génétique Médicale, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.
Filière SENSGENE, Centre de Référence pour les affections rares en génétique ophtalmologique, CARGO, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.

Carine Eyermann (C)

Service de chirurgie ORL, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.

Claude Speeg-Schatz (C)

Department of Ophthalmology, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.

Vincent Laugel (V)

Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg, Strasbourg, France.
Service de Pédiatrie, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.

Dan Lipsker (D)

Faculté de Médecine, Hôpitaux Universitaires, Université de Strasbourg et Clinique Dermatologique, Strasbourg, France.

Florian Sandron (F)

Centre National de Recherche en Génomique Humaine (CNRGH), Institut de Biologie François Jacob, CEA, Université Paris-Saclay, Evry, France.

Steven McGinn (S)

Centre National de Recherche en Génomique Humaine (CNRGH), Institut de Biologie François Jacob, CEA, Université Paris-Saclay, Evry, France.

Anne Boland (A)

Centre National de Recherche en Génomique Humaine (CNRGH), Institut de Biologie François Jacob, CEA, Université Paris-Saclay, Evry, France.

Jean-François Deleuze (JF)

Centre National de Recherche en Génomique Humaine (CNRGH), Institut de Biologie François Jacob, CEA, Université Paris-Saclay, Evry, France.
Centre d'études du polymorphisme humain-Fondation Jean Dausset, Paris, France.

Lauriane Kuhn (L)

CNRS FRC1589, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IBMC), Plateforme Protéomique Strasbourg-Esplanade, Strasbourg, France.

Johana Chicher (J)

CNRS FRC1589, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IBMC), Plateforme Protéomique Strasbourg-Esplanade, Strasbourg, France.

Philippe Hammann (P)

CNRS FRC1589, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IBMC), Plateforme Protéomique Strasbourg-Esplanade, Strasbourg, France.

Sylvie Friant (S)

Laboratoire de Génétique Moléculaire, Génomique, Microbiologie (GMGM), UMR7156, Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg, Strasbourg, France.

Christelle Etard (C)

Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS, BIP), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.

Elke Krüger (E)

Institut für Medizinische Biochemie und Molekularbiologie (IMBM), Universitätsmedizin Greifswald, Greifswald, Germany.

Jean Muller (J)

Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg, Strasbourg, France.
Laboratoires de Diagnostic Génétique, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.

Uwe Strähle (U)

Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS, BIP), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.

Hélène Dollfus (H)

Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg, Strasbourg, France.
Service de Génétique Médicale, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.
Filière SENSGENE, Centre de Référence pour les affections rares en génétique ophtalmologique, CARGO, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.

Articles similaires

[Redispensing of expensive oral anticancer medicines: a practical application].

Lisanne N van Merendonk, Kübra Akgöl, Bastiaan Nuijen
1.00
Humans Antineoplastic Agents Administration, Oral Drug Costs Counterfeit Drugs

Smoking Cessation and Incident Cardiovascular Disease.

Jun Hwan Cho, Seung Yong Shin, Hoseob Kim et al.
1.00
Humans Male Smoking Cessation Cardiovascular Diseases Female
Humans United States Aged Cross-Sectional Studies Medicare Part C
1.00
Humans Yoga Low Back Pain Female Male

Classifications MeSH