Analyses intracellulaires des interactions et de la signalisation de la polycystine-1

Abstract

La polykystose rénale autosomique dominante (PKD) affecte 1/500 personne, cause des kystes rénaux et mène à l’insuffisance rénale. Elle dépend d’un mécanisme de dosage d’un des gènes PKD1 ou PKD2 encodant respectivement la polycystine-1 et la polycystine-2 (Pc1, Pc2). Les polycystines forment un complexe via leurs motifs coiled-coil. Un BAC-Pkd1 murin a été modifié par recombinaison homologue pour produire un transcrit pleine longueur (BAC-Pkd1TAG). La surexpression de Pkd1 chez les souris Pkd1TAG induit la PKD. Pour définir le rôle intracellulaire du domaine coiled-coil de Pc1, le domaine a été supprimé de Pkd1 par recombinaison et a servi à générer quatre lignées de souris Pkd1Δcoiled-coil (1-10 copies). Ces souris ne développent pas de PKD. Le motif coiled-coil est donc requis pour induire la maladie. Chez la souris, l’inactivation de Pkd1 (Pkd1-/-) cause une PKD et une mortalité périnatale. Nous avons donc produit des souris Pkd1-/-; Pkd1TAG et Pkd1-/-; Pkd1Δcoiled-coil. Celles-ci sont protégées d’une mortalité périnatale et de PKD, mais les lignées à 1-3 copies agissent comme des hypomorphes fonctionnels. Les cellules rénales Pkd1Δcoiled-coil montrent que Pc1 suit une maturation et un transport intracellulaire suffisamment efficace, que l’interaction est conservée entre Pc1-Pc2 et que l’expression de Pc2 est inchangée sauf chez les hypomorphes où Pc2 est surexprimé. Le motif coiled-coil de Pc1 et ses interactions semblent induire une polykystose rénale et jouer un rôle dans l’homéostasie rénale.

Autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) affects 1/500 person, causes renal cysts and leads to kidney failure. It depends on a dosage effect mechanism of one of the PKD1 or PKD2 genes encoding polysystin-1 and polycystin-2 (Pc1, Pc2), respectively. The polycystins form a complex via their coiled-coil domains. A murine Pkd1-BAC was modified by homologous recombination to produce a full-length transcript (Pkd1TAG-BAC). Overexpression of Pkd1 in Pkd1TAG mice induces polycystic kidney disease (PKD). To define the intracellular role of the coiled-coil motif of Pc1, the motif was deleted from Pkd1 by recombination and used to generate four Pkd1Δcoiled-coil mouse lines (1-10 copies). These mice do not develop PKD. The coiled-coil motif is therefore required to induce the disease. In mice, the knock-out of Pkd1 causes PKD and perinatal mortality. We therefore produced Pkd1-/-; Pkd1TAG and Pkd1-/-; Pkd1Δcoiled-coil mice. These are protected from perinatal mortality and PKD, but 1-3 copy lines act as functional hypomorphs. Pkd1Δcoiled-coil kidney cells show that Pc1 is sufficiently efficient in maturation and intracellular trafficking, that the interaction is conserved between Pc1-Pc2 and that Pc2 expression is unchanged except in hypomorphs where Pc2 is overexpressed. The coiled-coil motif of Pc1 and its interactions appear to induce polycystic kidney disease and play a role in renal homeostasis.