La pérdida de la cinasa TBK1 altera las redes de autofagia vinculadas a la ELA y la demencia

TBK1 (TANK-binding kinase 1): las variantes de pérdida de función son una de las causas genéticas más frecuentes de ELA familiar y demencia frontotemporal (DFT); sin embargo, el mecanismo preciso por el cual la reducción de la actividad quinasa de TBK1 desencadena la neurodegeneración relacionada con la edad ha permanecido sin esclarecer. Este estudio aborda esa brecha combinando modelos isogénicos de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) con fosfoproteómica cuantitativa, ofreciendo una ventana imparcial y basada en células humanas a la biología de TBK1.

Los investigadores generaron y validaron un panel de líneas iPSC isogénicas en el fondo estandarizado KOLF2.1J, que portaban knockout completo de TBK1, dos variantes codificantes asociadas a ELA/DFT (E696K y G217R), knockout completo de OPTN y controles revertantes pareados. Estas líneas se diferenciaron en neuronas corticales glutamatérgicas mediante inducción con NGN2. La proteómica basada en etiquetas de masa en tándem (TMT) cuantificó más de 8.000 proteínas y 50.872 fosfopéptidos en los distintos genotipos, complementada con espectrometría de masas por purificación por afinidad (AP-MS) e inmunoprecipitación para validar las interacciones proteicas.

Los hallazgos clave giran en torno al papel de TBK1 en el mantenimiento de su propio andamio de señalización: las tres proteínas adaptadoras conocidas de TBK1 —AZI2/NAP1, TANK y TBKBP1/SINTBAD— se redujeron significativamente en abundancia en neuronas con KO de TBK1, pese a que los niveles de mRNA permanecieron sin cambios, lo que indica que TBK1 estabiliza a estas proteínas compañeras de forma postraduccional. AP-MS confirmó interacciones directas entre TBK1 y estos adaptadores en neuronas. Más allá del andamio, la fosfoproteómica reveló que TBK1 regula la fosforilación de receptores de carga de autofagia selectiva (SARC) —en inglés SACRs—, incluyendo p62/SQSTM1 (pS361), NCOA4 (pS412), CALCOCO2 (pS355) y NBR1 (pS622). La GTPasa de endosoma tardío RAB7A (pS72), el iniciador de autofagia RB1CC1/FIP200 (pS1286), el ortólogo de Atg8 GABARAPL2 (pS10) y el mediador del tráfico retrómero RAB11B (pS42) también presentaron hipofosforilación tras la pérdida de TBK1. Se demostró un claro efecto de dosis génica para la variante G217R: las células homocigotas mostraron mayores déficits de fosforilación que las heterocigotas, lo que posiciona efectivamente a TBK1 como un locus cuantitativo de rasgos de trans-fosfoproteínas (ppQTL) para p62/SQSTM1. A nivel fenotípico, las neuronas con KO de TBK1 mostraron un crecimiento y ramificación de neuritas significativamente deteriorados sin aumento de muerte celular, lo que apunta a efectos celulares autónomos sobre la morfología neuronal.

Cabe destacar que ni la pérdida de TBK1 ni la de OPTN desencadenó mislocalización de TDP-43 ni splicing críptico de STMN2 —hallazgos neuropatológicos característicos de la ELA—, lo que sugiere que podrían ser necesarios estresores adicionales para reproducir fielmente la enfermedad en este modelo. El conjunto de datos constituye también un atlas de referencia de fosfoproteoma, el primero de su clase, para neuronas humanas nacientes, lo que permitirá futuras comparaciones entre modelos de enfermedades neurodegenerativas.

En conjunto, este trabajo posiciona a TBK1 como un punto de convergencia en las redes endo-lisosomales y de autofagia selectiva vinculadas a ELA/DFT que operan de manera celular autónoma, con implicaciones para comprender cómo falla la homeostasis proteica en las neuronas que envejecen y cómo podrían diseñarse estrategias terapéuticas dirigidas al eje TBK1-autofagia.