1. Cerebellar Ataxia and Coenzyme Q Deficiency through Loss of Unorthodox Kinase Activity
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Catherine E. Minogue, David J. Pagliarini, Floriana Licitra, Anna Isabel Schlagowski, Danielle C. Lohman, Fabien Pierrel, Laurence Reutenauer, Isabel E. Johnson, Joffrey Zoll, Andrew G. Reidenbach, Natarajan Kannan, Pankaj Kumar Singh, Zachary A. Kemmerer, Xiao Guo, Emily M. Wilkerson, Alexander S. Hebert, Jonathan A. Stefely, Matteo Dal Peraro, Paul D. Hutchins, Zheng Ruan, Matthew J. P. Rush, Craig A. Bingman, Nicholas W. Kwiecien, Pavel J. Sindelar, Joshua J. Coon, Adam Jochem, Tiphaine Jaeg-Ehret, Brendan J. Floyd, Anais Grangeray, Arne Ulbrich, Michael S. Westphall, Hélène Puccio, Leila Laredj, Maya Chergova, Philippe Isope, Deniz Aydin, Elyse C. Freiberger, Ulrika Forsman, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Instituto de Quimica - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Universidade Federal do Rio Grande do Sul [Porto Alegre] (UFRGS), Centre for Materials Research, UCL, University College of London [London] (UCL), Department of Chemistry, UCL, Christopher Ingold Laboratories, Central European University [Budapest, Hongrie] (CEU), MICrobiologie de l'ALImentation au Service de la Santé (MICALIS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires (GMPA), National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture [Beijing] (NERCITA), Institute for Biomedicine of Aging, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), STFC Rutherford Appleton Laboratory (RAL), Science and Technology Facilities Council (STFC), Global Health Institute - Institut d'Infectiologie [Lausanne], Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Mitochondrie, stress oxydant et protection musculaire (MSP), Université de Strasbourg (UNISTRA), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques (LCPB), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Techniques de l'Ingénierie Médicale et de la Complexité - Informatique, Mathématiques et Applications, Grenoble - UMR 5525 (TIMC-IMAG), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Engineering Science, University of Oxford [Oxford], Département Neurotransmission et sécrétion neuroendocrine, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de génétique et biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Central European University (CEU), Global Health Institute, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-IMAG-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), University of Oxford, Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AgroParisTech-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
- Subjects
0301 basic medicine ,Male ,Models, Molecular ,Proteomics ,Time Factors ,Protein Conformation ,Ubiquinone ,Purkinje cell ,0302 clinical medicine ,Cerebellum ,Chlorocebus aethiops ,Mice, Knockout ,Exercise Tolerance ,Behavior, Animal ,Kinase ,food and beverages ,medicine.anatomical_structure ,Phenotype ,Biochemistry ,COS Cells ,Female ,medicine.symptom ,Protein Binding ,Ataxia ,Saccharomyces cerevisiae Proteins ,Cerebellar Ataxia ,Saccharomyces cerevisiae ,Biology ,Motor Activity ,Transfection ,Article ,Mitochondrial Proteins ,03 medical and health sciences ,Structure-Activity Relationship ,Seizures ,medicine ,Animals ,Humans ,[SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology ,Genetic Predisposition to Disease ,Muscle Strength ,Kinase activity ,Protein kinase A ,Maze Learning ,Muscle, Skeletal ,Molecular Biology ,Cerebellar ataxia ,HEK 293 cells ,Recognition, Psychology ,Cell Biology ,Lipid Metabolism ,Mice, Inbred C57BL ,Disease Models, Animal ,030104 developmental biology ,HEK293 Cells ,Rotarod Performance Test ,030217 neurology & neurosurgery ,ADCK3 - Abstract
International audience; The UbiB protein kinase-like (PKL) family is widespread, comprising one-quarter of microbial PKLs and five human homologs, yet its biochemical activities remain obscure. COQ8A (ADCK3) is a mammalian UbiB protein associated with ubiquinone (CoQ) biosynthesis and an ataxia (ARCA2) through unclear means. We show that mice lacking COQ8A develop a slowly progressive cerebellar ataxia linked to Purkinje cell dysfunction and mild exercise intolerance, recapitulating ARCA2. Interspecies biochemical analyses show that COQ8A and yeast Coq8p specifically stabilize a CoQ biosynthesis complex through unorthodox PKL functions. Although COQ8 was predicted to be a protein kinase, we demonstrate that it lacks canonical protein kinase activity in trans. Instead, COQ8 has ATPase activity and interacts with lipid CoQ intermediates, functions that are likely conserved across all domains of life. Collectively, our results lend insight into the molecular activities of the ancient UbiB family and elucidate the biochemical underpinnings of a human disease.
- Published
- 2016
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