CFTR and Ca2+ Signaling in Cystic Fibrosis

Among the diverse physiological functions exerted by calcium signaling in living cells, its role in the regulation of protein biogenesis and trafficking remains incompletely understood. In cystic fibrosis (CF) disease the most common CF transmembrane conductance regulator (CFTR) mutation, F508del-CFTR generates a misprocessed protein that is abnormally retained in the endoplasmic reticulum (ER) compartment, rapidly degraded by the ubiquitin/proteasome pathway and hence absent at the plasma membrane of CF epithelial cells. Recent studies have demonstrated that intracellular calcium signals consequent to activation of apical G-protein-coupled receptors by different agonists are increased in CF airway epithelia. Moreover, the regulation of various intracellular calcium storage compartments, such as ER is also abnormal in CF cells. Although the molecular mechanism at the origin of this increase remains puzzling in epithelial cells, the F508del-CFTR mutation is proposed to be the onset of abnormal Ca2+ influx linking the calcium signaling to CFTR pathobiology. This article reviews the relationships between CFTR and calcium signaling in the context of the genetic disease CF

Implication des protéines chaperonnes dans la rétention réticulaire de la protéine F508del-CFTR

La mucoviscidose est une maladie génétique ayant pour origine des mutations de la protéine CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). La plus fréquente de ces mutations correspond à la délétion d'une phénylalanine en position 508 (F508del) et se traduit par un défaut d'adressage de la protéine mutée qui est alors retenue par le système de contrôle qualité du réticulum endoplasmique (ERCQ) et plus particulièrement par le cycle de la calnexine. Ce cycle compte plusieurs acteurs principaux, des protéines chaperonnes, des co-chaperonnes et des enzymes. L'objectif de cette étude est donc de démontrer l'implication et le rôle de ces partenaires avec la protéine naissante dans la rétention de la protéine F508del-CFTR. Pour cela, une stratégie de siRNA de ces protéines a été mise en place. Dans une première étude, nous avons pu mettre en évidence l'implication de protéines impliquées dans l'entrée du cycle de la calnexine. Et dans une deuxième étude, nous avons démontré l'importance de protéines impliquées dans la sortie du cycle de la calnexine. Nos travaux démontrent donc l'implication du cycle de la calnexine dans la rétention de la protéine F508del-CFTR ainsi que l'importance de l'interaction entre la calnexine et la protéine F508del-CFTR. De façon intéressante, ces études ont permis d'identifier d'éventuelles nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement de la mucoviscidose.Cystic fibrosis is a genetic disorder characterized by mutations on the CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). The most common mutation is a deletion of a phenylalanine at position 508, F508del, results in trafficking default of CFTR protein that is retained in the endoplasmic reticulum quality control (ERQC) and especially by the calnexin cycle. This cycle has several main proteins, the chaperones, co-chaperones and enzymes. The aim of this work is to demonstrate the involvement and role of these partners with the nascent protein in the retention of F508del-CFTR protein. For this, an siRNA strategy of these proteins was established. In a first study, we demonstrated the implication of proteins involved in the entrance of calnexin cycle. And in a second study, we demonstrated the importance of proteins involved in the release calnexin cycle. Our studies highlight the implication of calnexine cycle in the F508del-CFTR protein. Interestingly, these studies have identified potential new therapeutic targets for the treatment of cystic fibrosis.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF

Approches pharmacologiques de CFTR et de CaCC dans la mucoviscidose

La mucoviscidose résulte de la mutation du gène codant pour la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) induisant un défaut de sécrétion des ions chlorure à la membrane apicale des épithéliums respiratoires, digestifs et reproducteurs. L'objectif de ce travail était de caractériser des molécules capables de restaurer une sécrétion chlorure dans des modèles mucoviscidosiques in vitro, ex vivo et in vivo. Dans un premier temps, nous avons identifié deux composés de la famille des adduits méthylglyoxalalpha-aminoazahétérocycle (ie le GPact-11a et le GPact-26a) comme activateurs non-toxiques et hydrosolubles des CFTR sauvages et F508del. Dans une seconde partie de l'étude, nous avons identifié un nouvel activateur des canaux TRPC6 : le guanabenz. Nous avons mis en évidence que le guanabenz induit l'activation des canaux chlorures calcium-dépendant (CaCC) via une entrée de calcium extracellulaire par le canal TRPC6. La restauration de la sécrétion chlorure grâce à l'activation du F508del-CFTR ou du CaCC représente une approche pharmacologique efficace et mesurable pour le traitement de la mucoviscidose. De plus, l'identification d'une nouvelle voie d'activation du CaCC via TRPC6 représente une avancée scientifique pouvant se répercuter sur d'autres pathologies.Cystic Fibrosis (CF) is a genetic disorder characterized by mutations on the CFTR (Cystic Fibrosis Tran membrane conductance Regulator) protein resulting in a failure of CFTR dependent chloride conductance in epithelial cells. The aim of this work was focused on identifying compounds able to restore chloride secretion in Cystic Fibrosis model using in vitro, ex vivo and in vivo techniques. Firstly, we identified two methylglyoxal-alpha-aminoazaheterocycle adducts (GPact-11a and GPact-26a) as new water-soluble and non-toxic wt- and F508del-CFTR activators. In a second part of this study, we identified guanabenz as a new TRPC6 channel activator. We demonstrated that guanabenz activates CaCC by an entry of extracellular calcium through TRPC6 channel. Restoration of chloride secretion by the activation of F508del-CFTR or CaCC represents an effective and measurable pharmacological approach for Cystic Fibrosis treatments. Furthermore, identification of TRPC6 as a new target to activate CACC represents a scientific breakthrough with several therapeutic applications.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF