TheFamily of RSK Proteins (Genetic aspects of coffin-lowry syndrome, involving RSK2, and functional studies on RSK2 and two related proteins, RSK1 and RSK3)

Abstract

Les retards mentaux liés au chromosome X peuvent être syndromiques (MRXS) ou non-syndromiques (MRX). Dans le cas du syndrome de Coffin-Lowry (CLS), une forme de MRXS, le retard mental est associé à des anomalies notamment squelettiques. Des mutations de perte de fonction de RSK2 sont la cause de ce syndrome. Chez l'homme, RSK2 fait partie d'une famille de quatre kinases de la voie Ras/ERK-MAPK. Nous avons identifié une mutation dans le gène RSK2 dans une famille MRX, ce qui élargit le spectre phénotypique des mutations dans ce gène. Nous avons aussi montré que les techniques de western blot et de test kinase in vitro peuvent être utilisées pour le diagnostic moléculaire de CLS. Ces techniques associées à une recherche de mutations dans le promoteur du gène RSK2, ont suggéré une probable hétérogénéité génétique en ce qui concerne ce syndrome. Elles ont aussi permis l'identification de deux mutations inhabituelles d'épissage que nous avons étudié en détail. Afin de mieux comprendre les fonctions des RSKs, nous avons généré des anticorps reconnaissant spécifiquement les protéines RSK1, 2 et 3. Ces anticorps ont permis de déterminer qu' alors que RSK3 est présente de manière uniforme dans le cytoplasme et le noyau des cellules, RSK1 est principalement détectée dans des zones bien délimitées du noyau, les "speckles". Nous avons utilisé ces anticorps ainsi que les techniques de northern blot et d'hybridation in situ afin de déterminer l'expression tissulaire des RSKs. RSK1, 2 et 3 étaient toutes exprimées dans un grand nombre de tissus. Cependant, uniquement RSK2 est fortement exprimée dans certains régions du cerveau adulte impliquées dans des processus de mémoire, ce qui pourrait expliquer le déficit cognitif observé chez les patients CLS. Enfin, nous avons généré des souris invalidées pour l'expression des gènes Rsk1 et Rsk3, qui avec les animaux invalidés pour l'expression de Rsk2, seront utiles pour l'identification des fonctions spécifiques et redondantes des RSKs.Mental retardation (MR) affects 1 to 1.5% of the population. X-linked mental retardation is divided into two classes: syndromic (MRXS) and nonsyndromic or nonspecific (MRX). The Coffin-Lowry syndrome (CLS) is a form of MRXS in which the cognitive deficit is associated to growth retardation and skeletal malformations. CLS is caused by loss of function mutations in the RSK2 gene encoding the RSK2 protein. In humans, RSK2 is member of a family of four highly related serine/threonine kinases (RSK1-4) acting in the Ras/ERK-MAPK signaling pathway and involved in various cellular processes. We found a mutation in the RSK2 gene in an MRX family, extending the phenotypic variability in patients carrying RSK2 mutations. We also showed that western blotting and in vitro kinase assays are efficient tests for molecular diagnosis of CLS. These tests along with a high scale mutational screening in the promoter region of RSK2, indicated that genetic heterogeneity in CLS should not be excluded. Western blotting allowed also the identification of two unusual splicing mutations that were studied in detail. To better understand the functions of RSK proteins, we generated polyclonal antibodies recognizing specifically RSK1, 2 and 3. These antibodies were used to determine that whereas RSK3 was uniformly distributed in the cytoplasmic and nuclear compartments, RSK1 was mainly detected in nuclear speckles, suggesting a putative role of RSK1 in splicing processes. We have also used these antibodies, as well as northern blotting and in situ hybridization, to study the tissue expression of RSKs. RSK1, 2 and 3 were all widely expressed. However, only RSK2 was detected in some brain areas involved in memory processes, providing a possible explanation for the cognitive deficit observed in CLS patients. Finally, we have generated Rsk1 and Rsk3 knockout mice which will be useful, along with the Rsk2 knockout animals, for the identification of specific as well as redundant functions of RSKs.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF