Caracterización mitocondrial en fibroblastos derivados de pacientes costarricenses con CMT2B2 y ataxia ligada a PNKP

Abstract

Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) represents a diverse group of inherited peripheral neuropathies. CMT2B2, an axonal form of the disease, is associated with pathogenic variants in the PNKP gene, which encodes a critical DNA repair enzyme. Since PNKP also repairs mitochondrial DNA, this study aims to investigate the effects of two pathogenic variants on mitochondria. Therefore, we analysed the expression of PNKP protein by Western blot and observed mitochondrial characteristics in fibroblasts from Costa Rican patients with CMT2B2 and ataxia. We analysed mitochondrial morphology, fusion, fission, reactive oxygen species (ROS) levels, mitochondrial mass, and membrane potential. Our findings revealed an absence of PNKP and a significant difference in mitochondrial branch length in fibroblasts from the patients analysed, suggesting a specific alteration in mitochondrial morphology. However, no significant differences were observed in mitochondrial area, perimeter, aspect ratio, membrane potential, or ROS production. These results indicate that, although there is a morphological alteration in mitochondria, the pathogenic mechanisms of CMT2B2 and ataxia in these patients may involve processes beyond the mitochondrial characteristics evaluated in this study. We consider that it may be necessary to change the study model from fibroblasts to motoneurons to gain a better understanding of the pathogenesis of these diseases or to explore other underlying mechanisms that are not related to mitochondria.La enfermedad de Charcot-Marie-Tooth (CMT) representa un grupo diverso de neuropatías periféricas hereditarias. La CMT2B2, una forma axonal de la enfermedad está asociada con variantes patogénicas en el gen PNKP, que codifica una enzima crítica de reparación del ADN. Dado que PNKP también repara el ADN mitocondrial, este estudio tiene como objetivo investigar los efectos de dos variantes patogénicas en las mitocondrias. Por lo tanto, analizamos la expresión de la proteína PNKP por Western Blot, y observamos características mitocondriales en fibroblastos de pacientes costarricenses con CMT2B2 y ataxia. Analizamos la morfología mitocondrial, la fusión, la fisión, los niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS), la masa mitocondrial y el potencial de membrana. Nuestros hallazgos revelaron una ausencia de PNKP y una diferencia significativa en la longitud de la rama mitocondrial en los fibroblastos de los pacientes analizados, lo que sugiere una alteración específica en la morfología mitocondrial. Sin embargo, no se observaron diferencias significativas en el área mitocondrial, el perímetro, la relación de aspecto, el potencial de membrana o la producción de ROS. Estos resultados indican que, aunque existe una alteración morfológica en las mitocondrias, los mecanismos patogénicos de la CMT2B2 y la ataxia en estos pacientes podrían implicar procesos que trascienden las características mitocondriales evaluadas en este estudio. Consideramos que puede ser necesario cambiar el modelo de estudio de fibroblastos a motoneuronas para comprender mejor la patogenia de estas enfermedades o explorar otros mecanismos subyacentes no relacionados con las mitocondrias.