Non-muscle Myosin II: new mechanisms of regulation and functional characterization of MYH9 pathological variants

Abstract

[ES] La generación de fuerzas mecánicas es esencial para múltiples procesos biológicos, e.g. homeostasis y formación de tejidos, migración y división celular, etc. Las miosinas de clase II generan la mayoría de estas fuerzas. La miosina II se expresa en células musculares y no musculares como parálogos diferentes. Estas proteínas están dotadas de sitios de unión a actina y de capacidad contráctil mediada por la hidrólisis de ATP. Además, se organizan en polímeros que ejercen fuerzas a través del movimiento concertado de filamentos de actina. La forma no muscular de miosina II (NMII) aparece como tres parálogos, NMII-A, NMII-B and NMII-C. Junto con los filamentos de actina, NMII participa en la generación de estructuras celulares que soportan tensión y ejercen fuerzas de tracción. Estas estructuras participan en el mantenimiento de la integridad celular, e.g durante la migración celular y la división, etc. Debido a que la función de NMII depende de su ensamblaje en filamentos y su unión a actina, estos procesos están muy regulados. Este trabajo está dividido en dos partes. En la primera, caracterizamos un nuevo modo de regulación por la fosforilación de tirosina en la cadena ligera reguladora de NMII. Esta fosforilación impide la formación de unidades funcionales de NMII, inhibiendo su ensamblaje en filamentos. En la segunda parte, definimos nuevos aspectos de la función de NMII mediante la caracterización de mutaciones que afectan dominios funcionales del parálogo NMII-A. La aparición de estas mutaciones causa las enfermedades asociadas al gen MYH9 (MYH9-RD). Demostramos que las mutaciones se traducen en alteraciones de la estabilidad de NMII-A en filamentos. Además, caracterizamos las alteraciones morfológicas y funcionales de leucocitos primarios de un paciente con la variante c.3486G>T (R1162S) del gen MYH9, observando alteraciones morfológicas en linfocitos T activados, células dendríticas derivadas de monocitos y neutrófilos. También hemos comprobado que los cuerpos de inclusión que se observan en neutrófilos y que caracterizan estas enfermedades, son el resultado de un desensamblaje deficiente de estructuras de NMII-A. [EN] Generation of mechanical forces is essential for multiple biological processes, e.g tis sue formation and homeostasis, cell migration and division, etc. Class II myosins generate most of these forces. Myosin II is expressed in muscle and non-muscle cells as different paralogs. These proteins are endowed with actin-binding and ATPase mediated contraction activities. Additionally, they organize into polymers (myosin filaments) that exert forces through the concerted movement of actin filaments. There are three paralogs of non-muscle myosin II (NMII), NMII-A, NMII-B and NMII-C. Together with actin filaments, NMII participates in the generation of mul tiple cellular structures that support mechanical stresses and exert traction forces. These actomyosin structures are involved in the maintenance of cellular integrity during cell migration and division, etc. Since NMII function relies on its assembly into filaments and its binding to actin, these steps are tightly regulated. This work is divided in two parts. First, we characterize a new mode of reg ulation through Tyr phosphorylation on the regulatory light chain of NMII. This phosphorylation prevents the formation of a functional NMII units, repressing its assembly into filaments. In the second part, we delineate new aspects of NMII func tionality by characterizing several mutations that affect diverse functional domains of the NMII-A paralog. Appearance of these mutations causes a group of disor ders collectively named MYH9-related diseases (MYH9-RD). We showed that the mutations translate into specific alterations of NMII-A stability in filaments and cellular functions that depend on actin, e.g. adhesion dynamics. Additionally, we characterize the morphological and functional alterations of primary leukocytes from a patient with the MYH9 variant c.3486G>T (R1162S). We found morphological alterations in activated T cells, monocyte-derived dendritic cells and neutrophils. We also found that the inclusion bodies observed in neutrophils, which characterize MYH9-RD, are in fact the result of a defective disassembly of NMII-A structures.