Opposing roles of p38α-mediated phosphorylation and PRMT1-mediated arginine methylation in driving TDP-43 proteinopathy

磷酸化 精氨酸 细胞生物学 甲基化 p38丝裂原活化蛋白激酶 化学 生物 生物化学 MAPK/ERK通路 氨基酸 基因
作者
Mari Aikio,Hana M. Odeh,Heike J. Wobst,Bo Lim Lee,Úna Chan,Jocelyn C. Mauna,Korrie L. Mack,Bradley Class,Thomas A. Ollerhead,Alice Flynn Ford,Edward M. Barbieri,Ryan R. Cupo,Lauren E. Drake,Joshua L. Smalley,Yuan-Ta Lin,Stephanie Lam,Reuben Thomas,Nicholas A. Castello,Ashmita Baral,Jenna N. Beyer,Mohd Altaf Najar,John Dunlop,Aaron D. Gitler,Ashkan Javaherian,Julia Kaye,George M. Burslem,Dean G. Brown,Christopher J. Donnelly,Steven Finkbeiner,Stephen J. Moss,Nicholas J. Brandon,James Shorter
出处
期刊:Cell Reports [Elsevier]
卷期号:44 (1): 115205-115205
标识
DOI:10.1016/j.celrep.2024.115205
摘要

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a devastating neurodegenerative disorder typically characterized by insoluble inclusions of hyperphosphorylated TDP-43. The mechanisms underlying toxic TDP-43 accumulation are not understood. Persistent activation of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) is implicated in ALS. However, it is unclear how p38 MAPK affects TDP-43 proteinopathy. Here, we show that p38α MAPK inhibition reduces pathological TDP-43 phosphorylation, aggregation, cytoplasmic mislocalization, and neurotoxicity. Remarkably, p38α MAPK inhibition mitigates aberrant TDP-43 phenotypes in diverse ALS patient-derived motor neurons. p38α MAPK phosphorylates TDP-43 at pathological S409/S410 and S292, which reduces TDP-43 liquid-liquid phase separation (LLPS) but allows pathological TDP-43 aggregation. Moreover, we establish that PRMT1 methylates TDP-43 at R293. Importantly, S292 phosphorylation reduces R293 methylation, and R293 methylation reduces S409/S410 phosphorylation. Notably, R293 methylation permits TDP-43 LLPS and reduces pathological TDP-43 aggregation. Thus, strategies to reduce p38α-mediated TDP-43 phosphorylation and promote PRMT1-mediated R293 methylation could have therapeutic utility for ALS and related TDP-43 proteinopathies.

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