El factor de transcripción tbx20 regula selectivamente la expresión de los canales cardíacos herg y la densidad de la ikr: posible implicación del gen tbx20 en el síndrome de qt largo

• Autores: Raquel García Utrilla
• Directores de la Tesis: María Eva Delpon Mosquera (dir. tes.), Juan Tamargo Menéndez (dir. tes.), Ricardo Caballero Collado (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2019
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Rodríguez Artalejo (presid.), Angel L. Cogolludo Torralba (secret.), Carlos Goicoechea García (voc.), Manuela García López (voc.), Valentín Ceña Callejo (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Investigación Biomédica por la Universidad Complutense de Madrid
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen

  • El Síndrome QT Largo (SQTL) es un síndrome arritmogénico primario hereditario de baja penetrancia y amplia variabilidad fenotípica caracterizado por una prolongación excesiva del intervalo QT del electrocardiograma que es consecuencia de un retraso en la repolarización ventricular cardiaca. De los 17 tipos de SQTL identificados hasta ahora, uno de los más frecuentes es el SQTL2 asociado a mutaciones en el gen KCNH2 que codifica la subunidad principal de los canales hERG responsables de generar el componente rápido de la corriente de K+ con rectificación tardía (IKr) en el miocardio humano. La IKr determina la fase de repolarización del potencial de acción (PA), controlando la duración de éste y del periodo refractario cardiacos.

    En colaboración con el Hospital la Paz, se identificó una familia española de origen africano cuyos miembros habían sido diagnosticados de SQTL2. En la presente Tesis Doctoral nos propusimos analizar funcionalmente las mutaciones así como el mecanismo electrofisiológico celular responsable del desarrollo de la enfermedad. Para ello se combinaron técnicas de genotipado, biología molecular, modelado matemático y se registraron las corrientes iónicas en modelos celulares utilizando la técnica del parche de membrana o patch-clamp.

    El genotipado por métodos de secuenciación masiva del probando nos permitió identificar sendas mutaciones en los genes KCNH2, TBX20 y KCNN3. Las dos primeras codificaban los canales hERG p.T152HfsX180 y el factor de transcripción Tbx20 p.R311C, respectivamente. La mutación c.-66A > G afectaba a la región promotora del gen KCNN3 que codifica los canales de K+ activados por Ca2+ de baja conductancia tipo 3 (SK3). En células de ovario de hámster chino (CHO) transfectadas con canales hERG p.T152HfsX180 se demostró que éstos, per se, no generan corriente. Sin embargo, ejercen un efecto chaperona sobre los canales hERG WT, aumentando su expresión en la membrana así como la densidad de la corriente generada en células CHO y HL-1 (derivadas de una estirpe auricular murina). Como consecuencia, la presencia de la mutación no altera la duración del PA (DPA) como demostró un modelo matemático de PA ventricular humano. Combinando experimentos electrofisiológicos, de Western blot y de detección de actividad luciferasa realizados en células HL-1, miocitos ventriculares de rata adulta y cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC-CMs) se demostró que Tbx20 WT ejerce un efecto pro-transcripcional sobre el gen KCNH2, aumentando la expresión de canales hERG y la densidad de la IKr generada por éstos. Tbx20 p.R311C se une al promotor del gen KCNH2 pero carece por completo de actividad pro-transcripcional, lo que disminuye la expresión de los canales hERG y la IKr. Esta disminución de la IKr es responsable de la prolongación significativa de la duración de los PAs registrados en hiPSC-CMs infectados con lentivirus que codificaban p.R311C Tbx20. Ni Tbx20 WT ni p.R311C regulan la expresión de otros canales iónicos cardiacos humanos como los que generan las corrientes INa, ICa,L, IKs, If, e IK1. Mediante ensayos de luciferasa se demostró que la mutación c.-66A > G en la región promotora del gen KCNN3 suprimió completamente la transcripción del gen. Sin embargo, el estudio electrofisiológico realizado en células CHO transfectadas con los canales SK3 sugiere que en condiciones fisiológicas dichos canales no participan en la repolarización ventricular humana, por lo que es poco probable que la mutación sea responsable del SQTL de la familia estudiada.

    Los resultados permiten concluir que Tbx20 regula selectivamente la expresión de los canales hERG en el miocardio adulto humano. Por el contrario, Tbx20 p.R311C carece de actividad pro-transcripcional sobre el gen KCNH2 lo que puede dar lugar a la aparición de SQTL2. Por tanto, el gen TBX20 puede considerarse un gen asociado a SQTL o un "gen modificador" cuyas mutaciones podrían reducir la reserva repolarizante miocárdica.