Caratterizzazione biochimica di mutazioni di CSNK2B associate alla sindrome del neurosviluppo di Poirier-Bienvenu

La sindrome del neurosviluppo di Poirier-Bienvenu (POBINDS) è una rara patologia genetica associata a varianti eterozigoti del gene CSNK2B, codificante per la subunità regolatoria β della proteinchinasi CK2 (CK2β). CK2 è una serina/treonina chinasi ubiquitaria e costitutivamente attiva, coinvolta nella regolazione di numerosi processi cellulari. L’oloenzima CK2 è un tetramero costituito da due subunità catalitiche, CK2α e/o CK2α′, e due subunità regolatorie CK2β. L’aploinsufficienza di CSNK2B è stato proposto come uno dei principali meccanismi patogenetici del POBINDS, sebbene le conseguenze funzionali delle varianti missenso rimangano ancora poco caratterizzate. In questo lavoro si è eseguita una caratterizzazione biochimica delle varianti missenso R111H e R186K di CK2β, identificate in pazienti italiani affetti da POBINDS. Sono state utilizzate cellule HEK293AD knockout (KO) per CSNK2B e linee derivate in cui sono state stabilmente reintrodotte le forme wild-type (WT), R111H o R186K di CK2β. Sono stati analizzati i livelli di espressione e attività chinasica di CK2, la stabilità di CK2β e la sua interazione con le subunità catalitiche, nonché la vitalità e la proliferazione cellulare. È stata inoltre condotta un'analisi proteomica quantitativa mediante LC-MS/MS, per valutare più ampiamente l'impatto delle varianti sul proteoma cellulare. I risultati ottenuti mostrano che l’assenza di CK2β nelle cellule KO determina una marcata riduzione della fosforilazione di alcuni substrati cellulari e un significativo rallentamento della proliferazione. Al contrario, le varianti R111H e R186K non mostrano differenze significative rispetto alla forma WT per quanto riguarda i livelli di espressione e la stabilità di CK2β, l'interazione con le subunità catalitiche, l'attività catalitica di CK2 e la crescita cellulare. Questi dati mettono, quindi, in evidenza che le due varianti missenso non determinano una semplice perdita della quantità di CK2β funzionale. Tuttavia, l'analisi proteomica ha messo in evidenza alcune differenze non rilevabili dai saggi funzionali. Pur mostrando profili parzialmente sovrapponibili al WT, le cellule esprimenti entrambe le varianti POBINDS presentano un numero consistente di proteine differentemente espresse, con un'alterazione complessivamente più marcata per R111H rispetto a R186K. L'analisi di arricchimento funzionale ha inoltre rilevato processi biologici condivisi e specifici delle due varianti: tra le proteine up-regolate emergono processi associati al trasporto vescicolare e alla glicosilazione, mentre le proteine down-regolate mostrano differenze più marcate, con un arricchimento di processi nucleari e di regolazione della trascrizione per R111H e di processi legati al trasporto vescicolare per R186K. Nel complesso, i risultati suggeriscono che le varianti R111H e R186K non compromettano globalmente la formazione e le principali proprietà biochimiche dell'oloenzima CK2, ma possano determinare alterazioni più selettive dell'omeostasi proteica cellulare. Questi dati supportano, dunque, l'ipotesi che differenti varianti missenso di CSNK2B possano contribuire alla patogenesi di POBINDS attraverso meccanismi molecolari specifici, non riconducibili esclusivamente all'aploinsufficienza di CSNK2B.