EMBO Molecular Medicine (Jun 2020)
Proteasome subunit PSMC3 variants cause neurosensory syndrome combining deafness and cataract due to proteotoxic stress
- Ariane Kröll‐Hermi,
- Frédéric Ebstein,
- Corinne Stoetzel,
- Véronique Geoffroy,
- Elise Schaefer,
- Sophie Scheidecker,
- Séverine Bär,
- Masanari Takamiya,
- Koichi Kawakami,
- Barbara A Zieba,
- Fouzia Studer,
- Valerie Pelletier,
- Carine Eyermann,
- Claude Speeg‐Schatz,
- Vincent Laugel,
- Dan Lipsker,
- Florian Sandron,
- Steven McGinn,
- Anne Boland,
- Jean‐François Deleuze,
- Lauriane Kuhn,
- Johana Chicher,
- Philippe Hammann,
- Sylvie Friant,
- Christelle Etard,
- Elke Krüger,
- Jean Muller,
- Uwe Strähle,
- Hélène Dollfus
Affiliations
- Ariane Kröll‐Hermi
- Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg
- Frédéric Ebstein
- Institut für Medizinische Biochemie und Molekularbiologie (IMBM), Universitätsmedizin Greifswald
- Corinne Stoetzel
- Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg
- Véronique Geoffroy
- Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg
- Elise Schaefer
- Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg
- Sophie Scheidecker
- Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg
- Séverine Bär
- Laboratoire de Génétique Moléculaire, Génomique, Microbiologie (GMGM), UMR7156, Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg
- Masanari Takamiya
- Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS, BIP)
- Koichi Kawakami
- Laboratory of Molecular and Developmental Biology, National Institute of Genetics
- Barbara A Zieba
- Institut für Medizinische Biochemie und Molekularbiologie (IMBM), Universitätsmedizin Greifswald
- Fouzia Studer
- Filière SENSGENE, Centre de Référence pour les affections rares en génétique ophtalmologique, CARGO, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg
- Valerie Pelletier
- Service de Génétique Médicale, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg
- Carine Eyermann
- Service de chirurgie ORL, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg
- Claude Speeg‐Schatz
- Department of Ophthalmology, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg
- Vincent Laugel
- Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg
- Dan Lipsker
- Faculté de Médecine, Hôpitaux Universitaires, Université de Strasbourg et Clinique Dermatologique
- Florian Sandron
- Centre National de Recherche en Génomique Humaine (CNRGH), Institut de Biologie François Jacob, CEA, Université Paris‐Saclay
- Steven McGinn
- Centre National de Recherche en Génomique Humaine (CNRGH), Institut de Biologie François Jacob, CEA, Université Paris‐Saclay
- Anne Boland
- Centre National de Recherche en Génomique Humaine (CNRGH), Institut de Biologie François Jacob, CEA, Université Paris‐Saclay
- Jean‐François Deleuze
- Centre National de Recherche en Génomique Humaine (CNRGH), Institut de Biologie François Jacob, CEA, Université Paris‐Saclay
- Lauriane Kuhn
- CNRS FRC1589, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IBMC), Plateforme Protéomique Strasbourg‐Esplanade
- Johana Chicher
- CNRS FRC1589, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IBMC), Plateforme Protéomique Strasbourg‐Esplanade
- Philippe Hammann
- CNRS FRC1589, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IBMC), Plateforme Protéomique Strasbourg‐Esplanade
- Sylvie Friant
- Laboratoire de Génétique Moléculaire, Génomique, Microbiologie (GMGM), UMR7156, Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg
- Christelle Etard
- Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS, BIP)
- Elke Krüger
- Institut für Medizinische Biochemie und Molekularbiologie (IMBM), Universitätsmedizin Greifswald
- Jean Muller
- Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg
- Uwe Strähle
- Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS, BIP)
- Hélène Dollfus
- Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM, UMRS_1112, Institut de Génétique Médicale d'Alsace (IGMA), Université de Strasbourg, Faculté de médecine de Strasbourg
- DOI
- https://doi.org/10.15252/emmm.201911861
- Journal volume & issue
-
Vol. 12,
no. 7
pp. 1 – 20
Abstract
Abstract The ubiquitin–proteasome system degrades ubiquitin‐modified proteins to maintain protein homeostasis and to control signalling. Whole‐genome sequencing of patients with severe deafness and early‐onset cataracts as part of a neurological, sensorial and cutaneous novel syndrome identified a unique deep intronic homozygous variant in the PSMC3 gene, encoding the proteasome ATPase subunit Rpt5, which lead to the transcription of a cryptic exon. The proteasome content and activity in patient's fibroblasts was however unaffected. Nevertheless, patient's cells exhibited impaired protein homeostasis characterized by accumulation of ubiquitinated proteins suggesting severe proteotoxic stress. Indeed, the TCF11/Nrf1 transcriptional pathway allowing proteasome recovery after proteasome inhibition is permanently activated in the patient's fibroblasts. Upon chemical proteasome inhibition, this pathway was however impaired in patient's cells, which were unable to compensate for proteotoxic stress although a higher proteasome content and activity. Zebrafish modelling for knockout in PSMC3 remarkably reproduced the human phenotype with inner ear development anomalies as well as cataracts, suggesting that Rpt5 plays a major role in inner ear, lens and central nervous system development.
Keywords