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Autophagic dysfunction in patients with Papillon-Lefèvre syndrome is restored by recombinant cathepsin C treatment - 05/10/18

Doi : 10.1016/j.jaci.2018.01.018 
Pedro Bullón, MD, PhD a, b, ∗, Beatriz Castejón-Vega, BSc a, ∗, Lourdes Román-Malo, PhD a, b, María Paz Jimenez-Guerrero, BSc c, David Cotán, PhD c, Tamara Y. Forbes-Hernandez, PhD d, Alfonso Varela-López, PhD e, Antonio J. Pérez-Pulido, PhD f, Francesca Giampieri, PhD d, José L. Quiles, PhD e, Maurizio Battino, PhD d, José A. Sánchez-Alcázar, MD, PhD c, Mario D. Cordero, PhD e, ⁎
a Research Laboratory, Dental School, University of Sevilla, Seville, Spain 
b Department of Periodontology, Dental School, University of Sevilla, Seville, Spain 
c Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), and Centro de Investigación Biomédica en Red: Enfermedades Raras, Instituto de Salud Carlos III, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Universidad Pablo de Olavide, Seville, Spain 
d Dipartimento di Scienze Cliniche Specialistiche ed Odontostomatologiche, Sez. Biochimica, Università Politecnica delle Marche, Ancona, Italy 
e Department of Physiology, Institute of Nutrition and Food Technology “José Mataix”, Biomedical Research Center (CIBM), University of Granada, Armilla, Spain 
f Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), Universidad Pablo de Olavide-CSIC-Junta de Andalucía, Seville, Spain 

∗Corresponding author: Mario D. Cordero, PhD, Institute of Nutrition and Food Technology “José Mataix Verdú”, Department of Physiology, Biomedical Research Center, University of Granada, 18100 Granada, Spain.Institute of Nutrition and Food Technology “José Mataix Verdú”Department of PhysiologyBiomedical Research CenterUniversity of GranadaGranada18100Spain

Abstract

Background

Cathepsin C (CatC) is a lysosomal enzyme involved in activation of serine proteases from immune and inflammatory cells. Several loss-of-function mutations in the CatC gene have been shown to be the genetic mark of Papillon-Lefèvre syndrome (PLS), a rare autosomal recessive disease characterized by severe early-onset periodontitis, palmoplantar hyperkeratosis, and increased susceptibility to infections. Deficiencies or dysfunction in other cathepsin family proteins, such as cathepsin B or D, have been associated with autophagic and lysosomal disorders.

Objectives

Here we characterized the basis for autophagic dysfunction in patients with PLS by analyzing skin fibroblasts derived from patients with several mutations in the CatC gene and reduced enzymatic activity.

Methods

Skin fibroblasts were isolated from patients with PLS assessed by using genetic analysis. Authophagic flux dysfunction was evaluated by examining accumulation of p62/SQSTM1 and a bafilomycin assay. Ultrastructural analysis further confirmed abnormal accumulation of autophagic vesicles in mutant cells. A recombinant CatC protein was produced by a baculovirus system in insect cell cultures.

Results

Mutant fibroblasts from patients with PLS showed alterations in oxidative/antioxidative status, reduced oxygen consumption, and a marked autophagic dysfunction associated with autophagosome accumulation. These alterations were accompanied by lysosomal permeabilization, cathepsin B release, and NLR family pyrin domain containing 3 (NLRP3) inflammasome activation. Treatment of mutant fibroblasts with recombinant CatC improved cell growth and autophagic flux and partially restored lysosomal permeabilization.

Conclusions

Our data provide a novel molecular mechanism underlying PLS. Impaired autophagy caused by insufficient lysosomal function might represent a new therapeutic target for PLS.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Papillon-Lefèvre syndrome, cathepsin C, autophagy, lysosomal permeabilization

Abbreviations used : BafA1, CatB, CatC, 2,4-DNP, LAMP-1, LC3, LMP, NLRP3, OCR, PLS, rCatC, ROS


Plan


 Supported by Proyecto de Investigación de Excelencia de la Junta de Andalucía CTS113 and grant PI16/00786, Instituto de Salud Carlos III, Spain, and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER-Unión Europea). In memorian of Dr Ognjen Culic.
 Disclosure of potential conflict of interest: The authors declare that they have no relevant conflicts of interest.


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Vol 142 - N° 4

P. 1131 - octobre 2018 Retour au numéro
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