La lámina nuclear es una red de filamentos que subyace a la membrana nuclear y está formada por proteínas llamadas laminas. La lámina nuclear desempeña un papel esencial en la arquitectura nuclear, el posicionamiento de los poros nucleares, la regulación de la expresión génica, la organización de la cromatina, la replicación del ADN y la reparación del ADN 1,2,3. Las mutaciones en los genes que desempeñan un papel en la expresión de las proteínas lamina conducen a trastornos genéticos llamados laminopatías3.
La dermopatía restrictiva (RD) es un trastorno grave de la laminopatía causada principalmente por mutaciones heterocigóticas compuestas que crean codones de terminación prematura en el genZMPSTE24 4, lo que conduce a la ausencia de la metaloproteasa ZMPSTE24. Esta laminopatía se caracteriza por retraso del crecimiento intrauterino, piel tensa y rígida, boca de tamaño pequeño, pelo fino y defectos de mineralización ósea1. Los pacientes con RD generalmente no viven más allá de su primera semana de vida debido a la insuficiencia pulmonar1. Otros dos trastornos de la laminopatía conocidos como síndrome de progeria atípico de Hutchinson-Gilford (AT-HGPS) y displasia mandibuloacral tipo B (MAD-B) implican una expresión ZMPSTE24 reducida y se asocian con una menor esperanza de vida y muestran similitudes con los trastornos del envejecimiento prematuro5. La proteasa ZMPSTE24 que se ve afectada en estas laminopatías es vital en la modificación postraduccional de la lámina A, que es un componente crítico de la lámina nuclear. ZMPSTE24 deficiencia da lugar a la acumulación de una forma farnesilada procesada incompletamente de la lamina A, conocida como prelamina A2.

Figura 1: Procesamiento de Lamin A en normal vs. Células RD. Vía de procesamiento de la lamina A en células normales (izquierda) y procesamiento alterado de la lamina A en células RD, o deficientes en ZMPSTE (derecha). Los grupos farnesilo (Fa) y metilo (Me) están indicados. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Como se ve en la Figura 1, en el procesamiento normal de la lamina A, un grupo farnesilo (lípido) se une a un residuo de cisteína cerca del extremo C-terminal, seguido de una escisión proteolítica de tres aminoácidos C-terminales 3,6. A continuación, el residuo de cisteína se metila. Estas dos modificaciones permiten que la prelamina A se dirija a la membrana nuclear interna2. A continuación, ZMPSTE24 lleva a cabo una reacción de escisión en la que los últimos 15 aminoácidos C-terminales, junto con los grupos farnesilo y metilo, se eliminan para producir la proteína Lamin A madura, que se entrega a la lámina nuclear 6,7,8. En RD, AT-HGPS y MAD-B, el paso final del procesamiento no ocurre de manera efectiva ya que la metaloproteinasa ZMPSTE24 está ausente o no es completamente funcional 8,9. Esto da lugar a la acumulación de prelamina A, que permanece permanentemente farnesilada y metilada9. Estos últimos grupos hacen que la prelamina A se adhiera a la membrana nuclear interna en lugar de localizarse en la lámina nuclear, donde debería residir en última instancia la lámina A madura, como se ve en la Figura 1. Por lo tanto, la deficiencia de ZMPSTE tiene efectos profundos en una variedad de funciones nucleares, junto con la estructura nuclear10,11,12,13,14,15. Estas alteraciones de la estructura nuclear pueden incluir la formación de burbujas nucleares e incluso la ruptura nuclear, que puede dar lugar a la fuga de ADN en el citosol, así como a la entrada de citosol en el núcleo. Los núcleos de forma aberrante son, de hecho, un sello distintivo de los trastornos de laminopatía, junto con muchos otros fenotipos que son causados por un procesamiento defectuoso de la prelamina A16,17. Los defectos en la lámina nuclear conducen a una multitud de impactos perjudiciales, incluida la mala localización del control de calidad de las proteínas nucleares y las proteínas de reparación del ADN en el nucleoplasma, lo que, a su vez, da lugar a numerosos defectos en la función nuclear18. Es importante contar con una técnica sencilla que pueda ayudar a identificar y monitorizar estas características distintivas de las laminopatías para facilitar la investigación en el desarrollo de enfoques terapéuticos destinados a mejorar los fenotipos de las laminopatías. En ratones con laminopatías, se ha demostrado que la eliminación de la ampolla nuclear se correlaciona con la eliminación generalizada de los fenotipos de laminopatía16. Una técnica que permite monitorear la integridad nuclear en células humanas podría mejorar el estudio de posibles tratamientos para eliminar o mejorar significativamente los fenotipos de enfermedades.
La inmunofluorescencia indirecta (FI) es una técnica sensible y ampliamente utilizada que utiliza tanto un anticuerpo primario no marcado como un anticuerpo secundario marcado con fluoróforos que reconoce el anticuerpo primario para detectar un objetivo de interés19. Los métodos de FI pueden proporcionar un medio poderoso para visualizar componentes y estructuras intracelulares específicas. También es posible que más de una molécula de anticuerpo secundario pueda interactuar con el anticuerpo primario, lo que resulta en la amplificación de la señal19. La FI indirecta es una técnica versátil que también permite la detección de múltiples anticuerpos primarios con un conjunto relativamente pequeño de anticuerpos secundarios, ya que los anticuerpos secundarios se elevan contra el dominio Fc del anticuerpo primario, que se conserva dentro de la especie19.
En este artículo se describe un método indirecto (IF) para evaluar la formación de burbujas nucleares y la fuga de ADN en células deficientes en ZMPSTE24, utilizando anticuerpos contra el ADN bicatenario (dsDNA) y la lamina B1 para detectar el ADN y la lámina nuclear, respectivamente. Para demostrar la utilidad de este enfoque, el procedimiento se aplicó a una línea celular HeLa con expresión de ZMPSTE24 knock-out, así como a una línea celular HeLa que expresa ZMPSTE24, y se compararon los resultados de las dos líneas celulares.