Modifications post-traductionnelles des canaux calciques cardiaques de type L : identification des résidus asparagine qui participent à la glycosylation de la sous-unité auxiliaire CaVα2δ1

Les canaux calciques de type L CaV1.2 sont principalement responsables de l’entrée des ions calcium pendant la phase plateau du potentiel d’action des cardiomyocytes ventriculaires. Cet influx calcique est requis pour initier la contraction du muscle cardiaque. Le canal CaV1.2 est un complexe oligomérique qui est composé de la sous-unité principale CaVα1 et des sous-unités auxiliaires CaVβ et CaVα2δ1. CaVβ joue un rôle déterminant dans l’adressage membranaire de la sous-unité CaVα1. CaVα2δ1 stabilise l’état ouvert du canal mais le mécanisme moléculaire responsable de cette modulation n’a pas été encore identifié. Nous avons récemment montré que cette modulation requiert une expression membranaire significative de CaVα2δ1 (Bourdin et al. 2015). CaVα2δ1 est une glycoprotéine qui possède 16 sites potentiels de glycosylation de type N. Nous avons donc évalué le rôle de la glycosylation de type-N dans l’adressage membranaire et la stabilité de CaVα2δ1. Nous avons d’abord confirmé que la protéine CaVα2δ1 recombinante, telle la protéine endogène, est significativement glycosylée puisque le traitement à la PNGase F se traduit par une diminution de 50 kDa de sa masse moléculaire, ce qui est compatible avec la présence de 16 sites Asn. Il s’est avéré par ailleurs que la mutation simultanée de 6/16 sites (6xNQ) est suffisante pour 1) réduire significativement la densité de surface de! CaVα2δ1 telle que mesurée par cytométrie en flux et par imagerie confocale 2) accélérer les cinétiques de dégradation telle qu’estimée après arrêt de la synthèse protéique et 3) diminuer la modulation fonctionnelle des courants générés par CaV1.2 telle qu’évaluée par la méthode du « patch-clamp ». Les effets les plus importants ont toutefois été obtenus avec les mutants N663Q, et les doubles mutants N348Q/N468Q, N348Q/N812Q, N468Q/N812Q. Ensemble, ces résultats montrent que Asn663 et à un moindre degré Asn348, Asn468 et Asn812 contribuent à la biogenèse et la stabilité de CaVα2δ1 et confirment que la glycosylation de type N de CaVα2δ1 est nécessaire à la fonction du canal calcique cardiaque de type L. L-type CaV1.2 channels play a key role in the excitation-contraction coupling in the heart. They are formed of a pore-forming CaVα1 subunit in complex with the intracellular CaVβ and the disulfur-linked CaVα2δ accessory subunits. CaVα2δ significantly increases peak current densities of CaV1.2. The mechanism underlying this effect is still under study but requires that CaVα2δ be trafficked at the cell surface. CaVα2δ contains 16 putative N-glycosylation sites. A study was carried out to identify the role of N-glycosylation in the trafficking and protein stability of the subunit CaVα2δ. Herein we show that enzymatic removal of N-glycans produced a 50 kDa shift in the mobility of cardiac and recombinant CaVα2δ1 proteins. Simultaneous mutation of the 16 Asn sites was required to fully account for this change in protein mobility. Nonetheless, the mutation of only 6/16 sites was sufficient to 1) significantly reduce the steady-state cell surface fluorescence of CaVα2δ1 as characterized by two-color flow cytometry assays and confocal imaging; 2) accelerate the degradation kinetics estimated from cycloheximide chase assays; and 3) prevent the CaVα2δ1-mediated increase in peak current density and voltage-dependent gating of CaV1.2. Reversing the N348Q and N812Q mutations in the non-operational 6 Asn mutant functionally rescued CaVα2δ1. Single mutation N663Q and double mutations N348Q/ N468Q, N348Q/ N812Q, N468Q/N812Q decreased protein stability/synthesis and abolished steady-state cell surface density as well as upregulation of L-type currents. These results demonstrate that Asn663, and to a lesser extent Asn348, Asn468, and Asn812 contribute to the stability of CaVα2δ1 function and furthermore that N- glycosylation of CaVα2δ1 is essential to produce functional L-type Ca2+ channels.

Keyphrases: Canaux calciques, Densité membranaire, Électrophysiologie, Cytométrie en flux, Imagerie confocale, «Gating», Cardiomyocytes, Expression recombinante, «Gating», Calcium channels, Cell surface density, Gating, Recombinant expression, Electrophysiology, Flow cytometry, Confocal imaging