UBE2I: a novel gene implicating the SUMOylation pathway in syndromic neurodevelopmental disorders.

SUMOylation is a crucial post-translational regulatory modification process that has been increasingly linked to neuronal function and synapse development. SUMOylation involves the attachment of the SUMO protein by E1, E2, and E3 enzymes. We investigated the role of UBE2I, encoding the only E2 enzyme (UBC9), in neurodevelopmental disorders (NDDs). Using trio-exome sequencing on more than 600 families with patients suffering from NDDs, we discovered a case with a de novo missense change, NM_194260.3:p.(Asn124Ile), in the UBE2I gene. Through the GeneMatcher platform, we identified three additional patients with p.(Val25Met), p.(Trp53Leu), p.(Glu143Gly) variants and collected clinical data. All these variants affect highly evolutionarily conserved aminoacids and are predicted deleterious based on bioinformatics analyses. To investigate the role of these variants in vitro, we created a stable inducible cell line using the Flp-In T-Rex system, introducing mutant and wild-type UBE2I-mCherry genes. We demonstrated that the expression of UBC9 variants was significantly reduced compared to the wild-type, using western blot and flow cytometry. We also showed that cells treated with a proteasome inhibitor (carfilzomib) exhibited a rescue of UBC9 levels, suggesting the mutant proteins are unstable and rapidly degraded by the proteosome. We propose that UBE2I is a novel gene associated with NDDs, likely through a loss-of-function mechanism.

La SUMOilazione è un processo cruciale di modificazione post-traduzionale che è stato sempre più collegato alla funzione neuronale e allo sviluppo delle sinapsi. La SUMOilazione comporta il legame della proteina SUMO da parte degli enzimi E1, E2 ed E3. Abbiamo studiato il ruolo di UBE2I, che codifica l'unico enzima E2 (UBC9), nei disturbi del neurosviluppo (NDD). Utilizzando il trio-exome sequencing su oltre 600 famiglie con pazienti affetti da NDD, abbiamo scoperto un caso con una mutazione missenso de novo, NM_194260.3:p.(Asn124Ile), nel gene UBE2I. Attraverso la piattaforma GeneMatcher, abbiamo identificato altri tre pazienti con le varianti p.(Val25Met), p.(Trp53Leu), p.(Glu143Gly) e raccolto dati clinici. Tutte queste varianti interessano aminoacidi altamente conservati dal punto di vista evolutivo e sono presunte come deleterie sulla base di analisi bioinformatiche. Per studiare il ruolo di queste varianti in vitro, abbiamo creato una linea cellulare stabile inducibile utilizzando il sistema Flp-In T-Rex, introducendo i geni mutanti e wild-type UBE2I-mCherry. Abbiamo dimostrato che l'espressione delle varianti UBC9 era significativamente ridotta rispetto al wild-type, utilizzando il western blot e la citofluorimetria. Abbiamo anche dimostrato che le cellule trattate con un inibitore del proteasoma (carfilzomib) hanno mostrato un recupero dei livelli di UBC9, suggerendo che le proteine mutanti sono instabili e rapidamente degradate dal proteasoma. Proponiamo che UBE2I sia un nuovo gene associato alle NDD, probabilmente attraverso un meccanismo di perdita di funzione.