Novel characteristics of a trafficking-defective G572R-hERG channel linked to hereditary long QT syndrome

BackgroundThe congenital long QT syndrome is a heterogeneous genetic disease associated with delayed cardiac repolarization, prolonged QT intervals, the development of ventricular arrhythmias and sudden death. Type 2 congenital long QT syndrome (LQT2) results from KCNH2 or hERG gene mutations. hERG encodes the Kv11.1 alpha subunit of the rapidly activating delayed rectifier K+ current in the heart. Studies of mutant hERG channels indicate that most LQT2 missense mutations generate trafficking-deficient Kv11.1 channels.ObjectiveTo identify the mechanism underlying G572R-hERG by using molecular and electrophysiological analyses.Methods and ResultsTo elucidate the electrophysiological properties of the G572R-hERG mutant channels, mutant hERG subunits were heterologously expressed in HEK293 cells alone or in combination with wild-type (WT)-hERG subunits. Patch-clamp techniques were used to record currents, and double immunofluorescence protein tagging and Western blotting were performed to examine the cellular trafficking of mutant subunits. When expressed alone, G572R-hERG subunits were not present in the cell membrane and did not produce detectable currents. When coexpressed with WT-hERG subunits, G572R-hERG decreased current density and altered gating properties of the WT-hERG channel.ConclusionThe hERG-associated missense mutation G572R, like most LQT2 missense mutations, generates a trafficking-deficient phenotype. Furthermore, G572R-hERG causes a loss of function in hERG by a strong dominant negative effect on the WT-hERG channel.

HistoriqueLe syndrome du QT long congénital est une maladie génétique hétérogène associée à un retard de la repolarisation cardiaque, à des intervalles QT prolongés, à l’apparition d’arythmies ventriculaires et à une mort subite. Le syndrome du QT long congénital de type 2 (QTL2) est causé par des mutations du gène KCNH2 ou hERG. Le gène hERG code la sous-unité alpha Kv11.1 du canal K+ redresseur retardé du coeur qui s’active rapidement. Des études des canaux hERG mutants indiquent que la plupart des mutations faux-sens QTL2 produisent des canaux Kv11.1 au trafic défectueux.ObjectifDépister les mécanismes sous-jacents du canal G572R-hERG au moyen d’analyses moléculaires et électrophysiologiques.Méthodologie et résultatsAfin d’établir les propriétés électrophysiologiques des canaux mutants G572R-hERG, les sous-unités mutantes hERG étaient exprimées de manière hétérologue dans des cellules HEK293, seules ou en combinaison avec des sous-unités hERG de type sauvage (WT). Les techniques du patch-clamp ont permis d’enregistrer les courants, tandis que le marquage des protéines par double immunofluorescence et le transfert Western ont permis d’examiner le trafic cellulaire des sousunités mutantes. Exprimées seules, les sous-unités G572R-hERG étaient absentes de la membrane cellulaire et ne produisaient pas de courants décelables. Coexprimé avec les sous-unités WT-hERG, le canal G572R-hERG réduisait la densité du courant et modifiait les propriétés de synchronisation du canal WT-hERG.ConclusionLa mutation faux-sens du gène G572R associée au gène hERG, comme la plupart des mutations faux-sens QTL2, produit un phénotype au trafic défectueux. De plus, le canal G572R-hERG entraîne une perte de fonction du gène hERG par son puissant effet négatif dominant sur le canal WT-hERG.