Academic literature on the topic 'Glucogenosis'

Las glucogenosis comprenden un conjunto de errores innatos en el metabolismo del glucógeno por diversas deficiencias enzimáticas. Ocurre un caso por cada 20,000 a 40,000 recién nacidos vivos de cualquier grupo étnico. Debido a la complejidad del abordaje y diagnóstico de estas entidades, presentamos ocho casos de pacientes pediátricos con diagnóstico histopatológico de glucogenosis por biopsia hepática.

Las glucogenosis abarcan un rango de enfermedades que se caracterizan por el almacenamiento o utilización anormal delglucógeno, siendo los órganos más afectados el músculo y/o el hígado. La hepatomegalia puede ser un signo clínico que guie al diagnóstico. Describimos a un paciente de 15 años de edad con hepatomegalia, hipertransaminasemia y retraso delcrecimiento, a quien se le diagnosticó glucogenosis por biopsia hepática.

La reacción catalizada por la 6-fosfofructo-1-quinasa (PFK-1) es el paso limitante de la glucólisis. Existen 3 genes que codifican para las tres isoenzimas descritas de la PFK-1: la muscular, la hepática y plaquetaria. La pérdida de la isoenzima muscular de la PFK-1 es la causante de la glucogenosis de tipo VII o enfermedad de Tarui. Ésta se caracteriza por la ausencia de actividad PFK-1 en el músculo esquelético y un déficit parcial en el eritrocito. Los síntomas más comunes son miopatía con intolerancia al ejercicio y anemia hemolítica compensada. Debido a su baja incidencia y a la ausencia de un modelo en ratón, actualmente son poco conocidas las adaptaciones fisiológicas y bioquímicas, así como la interacción entre los diferentes tejidos afectados por el déficit de PFK-1M. <br/>En este trabajo se ha generado un modelo murino de glucogenosis de tipo VII mediante técnicas de recombinación homóloga en células ES. Este animal reproducía la sintomatología característica de esta enfermedad asociada con una elevada mortalidad. Así, el músculo esquelético de estos animales presentaba un bloqueo glucolítico que provocaba el acúmulo de hexosas monofosfato y glucógeno. Este bloqueo glucolítico estaba acompañado por una severa intolerancia al ejercicio, caracterizada por una depleción del ATP muscular. Asimismo, el estudio de la musculatura implicada en la respiración reveló una severa afectación morfológica y bioquímica asociada a una posible alteración funcional de este proceso. Del mismo modo, la musculatura cardíaca también estaba afectada por la carencia de PFK-1M. <br/>Paralelamente, se estudió si este animal reproducía las alteraciones eritrocitarias descritas en los pacientes. Así, los ratones deficientes en PFK-1M presentaban una hemólisis crónica caracterizada por un elevado número de reticulocitos en sangre. Se observó también una esplenomegalia asociada a un incremento del número de precursores hematopoyéticos en este órgano. El análisis bioquímico del eritrocito evidenció un bloqueo glucolítico con una marcada reducción del 2,3DPG. Esta disminución provocaba una respuesta a hipoxia en la musculatura esquelética caracterizada por la expresión de HIF-1?. <br/>Como consecuencia de estas alteraciones musculares y eritrocitarias la musculatura esquelética de los animales Pfkm-/- no podía compensar la carencia glucolítica provocando una situación de estrés energético crónico que se reflejaba en una pérdida de la funcionalidad muscular.<br>The reaction catalyzed by 6-phosphofructo-1-kinase (PFK-1) is the rate limiting step of the glycolysis. There are 3 genes that codify for the described muscle, hepatic and platelet isoenzymes. The loss of the muscle isoenzyme is the cause of type VII glycogenosis or Tarui's disease. It is characterized by the absence of PFK-1 activity in the skeletal muscle and a partial deficiency in the erythrocyte. The most common symptoms are myopathy with exercise intolerance and compensated haemolytic anaemia. Due to the low incidence and the absence of a mouse model, at the present little is described about the biochemical and physiological adaptations, as well as the interaction among the different organs and tissues affected by the deficit of PFK-1M. In this work, a murine model of type VII glycogenosis has been generated using homologous recombination in ES cells. These animals reproduced the characteristic pathology of this disease associated with a high mortality. Thus, the skeletal muscle of these animals presented a block in the glycolytic pathway that caused the increase of monophosphate hexoses and glycogen. This blockade was paralleled by a severe intolerance to exercise, characterized by depletion of muscle ATP. Likewise, the study of the breathing musculature revealed a severe morphological and biochemical alteration associated to a possible functional alteration of this process. In the same way, the heart musculature was also affected by the lack of PFK-1M. In parallel, it was studied if this animal reproduced the erythrocyte alterations described in patients. PFK-1M deficient mice showed chronic haemolysis characterized by a high count of blood reticulocytes. In addition, these mice showed esplenomegaly associated with an increment in the number of haematopoietic precursors in this organ. The biochemical analysis of the erythrocytes showed also a glycolitic block with a marked reduction of 2,3DPG levels. This decrease caused a hypoxic response in the skeletal muscle characterized by the expression of HIF-1?. As a result of these muscle and erythrocyte alterations, the skeletal muscle of Pfkm-/- mice could not compensate the lack glycolysis causing chronic energy stress witch was reflected in a loss of the muscular functionality.

Tesis (Doctor en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2021<br>Resumen: La ubiquitinación es un tipo de modificación postraduccional característico de organismos eucariotas, que requiere de la acción conjunta de las enzimas E1 activadora, E2 conjugadora y E3 ligasa para mediar la transferencia de ubiquitina a una proteína sustrato. TRIM7 es una E3 ligasa que recientemente ha adquirido interés por su rol en diversas patologías, y pertenece a la familia de proteínas TRIM, caracterizadas por un motivo conservado tripartito (TRIM) N-terminal y una región C-terminal variable que puede mediar el reconocimiento de sustratos. Inicialmente, fue identificada como una proteína que interacciona a través de su dominio C-terminal B30.2 (TRIM7B30.2) con glucogenina-1 (GN1). Dicha proteína es responsable de la iniciación de la biosíntesis del glucógeno, por lo que las mutaciones que afectan al gen que la codifica se traducen en un trastorno extremadamente raro denominado glucogenosis tipo XV. El presente trabajo se centró en caracterizar a TRIM7B30.2 por cristalografía de rayos X, y describir detalles sobre las regiones relevantes para la interacción con GN1. La estructura de TRIM7B30.2 reveló un plegamiento de tipo sándwich-β formado por dos láminas β antiparalelas característico de este tipo de dominios, además de presentar una cavidad con carga positiva en la cara cóncava de dicho plegamiento. Adicionalmente, se logró identificar a residuos clave que delimitan la zona involucrada en la interacción con GN1, además de obtener indicios de que el extremo C-terminal de esta última es necesario para su reconocimiento por TRIM7B30.2 y la proteína TRIM7 entera. Otra parte de este estudio se dedicó a conocer el impacto de la mutación patológica Ala16Pro sobre GN1 de conejo, que presenta una alta homología con la proteína humana, mediante el uso de un amplio conjunto de técnicas bioquímicas y biofísicas. El análisis reveló un cambio estructural significativo que ocasionó una disminución de la afinidad por su sustrato y, en consecuencia, de la actividad de la proteína; además de una marcada pérdida de estabilidad. Por último, se buscó conocer si GN1 y sus mutantes patológicas Ala16Pro y Thr83Met, son sustrato de su actividad E3 ligasa; y si esto podría tener un rol relevante en la glucogenosis tipo XV. Los resultados de la reacción in vitro mostraron que la transferencia de ubiquitina no ocurre bajo las condiciones empleadas, sin embargo, se encontró que TRIM7 interacciona con la mutante patológica GN1 Ala16Pro pese al cambio estructural de la proteína, lo que podría implicar a TRIM7 en la vía de degradación de esta mutante, y por ello el estudio será continuado en cultivos celulares.<br>Abstract : Ubiquitination is a common post translational modification in eukaryotes, which involves an E1 activating enzyme, an E2 conjugating enzyme, and an E3 ligase enzyme; in a process that mediates the transfer of ubiquitin to a substrate protein. TRIM7 is an E3 ligase member of the TRIM protein family, characterized by an N-terminal tripartite motif (TRIM) and a variable C-terminal region that can mediate substrate recognition, that has been recently linked to diverse pathological processes. TRIM7 was initially identified as a glycogenin-1 (GN1) interacting protein, and this interaction involves the C-terminal B30.2 domain of TRIM7 (TRIM7B30.2). GN1 is the protein that initiates glycogen biosynthesis, and mutations in the gene that encodes for this enzyme are involved in the onset of an extremely rare disease known as type XV glycogen storage disease. This work was mainly focused on the characterization of TRIM7B30.2, through the use of X-ray crystallography, and the details of the region involved in the interaction with GN1. The structure of TRIM7B30.2 revealed the characteristic B30.2 domain fold consisting of two β-sheets arranged as a distorted β-sandwich, and a positively charged cavity in the hypervariable region of this domain. Besides, key residues that define the zone of interaction with GN1 were identified, and evidence for the requirement of the latter’s C-terminal region in the binding was found. This study was also focused on the effect of the pathogenic Ala16Pro mutation on rabbit GN1, which displays a high sequence homology with the human protein; and to this end, a wide range of biophysical and biochemical techniques were applied. The analysis revealed a significant structural change which resulted in a decrease in substrate affinity and protein activity, besides a considerable loss of stability. Finally, the thesis was oriented towards analyzing the potential E3 ligase activity of TRIM7 on GN1 and the pathological mutants Ala16Pro and Thr83Met, and its possible functional role on type XV glycogen storage disease. The results have shown that in vitro, TRIM7 does not transfer ubiquitin to GN1 or the mutants in this experimental setup. However, it was found that despite the structural change caused by the mutation, TRIM7 still interacts with the Ala16Pro mutant of human GN1, which might implicate the intervention of TRIM7 in the degradation pathway of this mutant, and for this reason, this study will be continued in cell cultures.<br>2023-08-30<br>Fil: Muñoz Sosa, Christian Javier. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.<br>Fil: Carrizo Garcia, María Elena. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina.<br>Fil: Carrizo Garcia, María Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.<br>Fil: Genti de Raimondi, Susana Del Valle. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina.<br>Fil: Genti de Raimondi, Susana del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina.<br>Fil: Carbonio, Raul Ernesto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica; Argentina.<br>Fil: Carbonio, Raul Ernesto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.<br>Fil: Romero, Jorge Miguel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.<br>Fil: Ermácora, Mario Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular; Argentina.