Perda da Quinase TBK1 Desregula Redes de Autofagia Associadas a ELA e Demência

TBK1 (TANK-binding kinase 1) variantes de perda de função estão entre as causas genéticas mais comuns de ELA familiar e demência frontotemporal (DFT), mas como a redução da atividade quinase do TBK1 desencadeia a neurodegeneração relacionada à idade permanecia pouco compreendida. Este estudo aborda essa lacuna combinando modelos isogênicos de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) com fosfoproteômica quantitativa — oferecendo uma janela imparcial e baseada em células humanas para a biologia do TBK1.

Os pesquisadores geraram e validaram um painel de linhagens isogênicas de iPSC no background padronizado KOLF2.1J, carregando knockout completo de TBK1, duas variantes codificantes associadas a ELA/DFT (E696K e G217R), knockout completo de OPTN e controles revertantes correspondentes. Essas linhagens foram diferenciadas em neurônios corticais glutamatérgicos via indução por NGN2. A proteômica baseada em marcação por massa em tandem (TMT) quantificou mais de 8.000 proteínas e 50.872 fosfo-peptídeos entre os genótipos, complementada por espectrometria de massa com purificação por afinidade (AP-MS) e co-imunoprecipitação para validar interações proteicas.

As principais descobertas centram-se no papel do TBK1 na manutenção de seu próprio andaime de sinalização: as três proteínas adaptadoras conhecidas do TBK1 — AZI2/NAP1, TANK e TBKBP1/SINTBAD — tiveram sua abundância significativamente reduzida nos neurônios com knockout de TBK1, apesar de níveis de mRNA inalterados, indicando que o TBK1 estabiliza pós-traducionalmente esses parceiros. O AP-MS confirmou interações diretas entre o TBK1 e esses adaptadores em neurônios. Além do andaime, a fosfoproteômica revelou que o TBK1 regula a fosforilação de receptores de carga de autofagia seletiva (SACRs), incluindo p62/SQSTM1 (pS361), NCOA4 (pS412), CALCOCO2 (pS355) e NBR1 (pS622). A GTPase de endossomo tardio RAB7A (pS72), o iniciador de autofagia RB1CC1/FIP200 (pS1286), o ortólogo de Atg8 GABARAPL2 (pS10) e o mediador de tráfego retrômero RAB11B (pS42) também apresentaram hipofosforilação após a perda de TBK1. Um claro efeito de dose gênica foi demonstrado para a variante G217R, com células homozigotas apresentando maiores déficits de fosforilação do que células heterozigotas — posicionando efetivamente o TBK1 como um locus quantitativo de traço de trans-fosfo-proteína (ppQTL) para p62/SQSTM1. Fenotipicamente, os neurônios com knockout de TBK1 apresentaram comprometimento significativo do crescimento e da ramificação de neuritos, sem aumento de morte celular, apontando para efeitos celulares autônomos sobre a morfologia neuronal.

Importante ressaltar que nem a perda de TBK1 nem a de OPTN desencadeou mislocalização de TDP-43 ou splicing críptico de STMN2 — marcas características da neuropatologia da ELA —, sugerindo que estressores adicionais podem ser necessários para recapitular completamente a doença neste modelo. O conjunto de dados também serve como um atlas de referência de fosfoproteoma pioneiro para neurônios humanos nascentes, viabilizando futuras comparações entre modelos de doenças neurodegenerativas.

Em conjunto, este trabalho posiciona o TBK1 como um ponto de convergência nas redes endo-lisossomais e de autofagia seletiva associadas à ELA/DFT, que operam de maneira celular autônoma, com implicações para a compreensão de como a homeostase proteica falha em neurônios envelhecidos e de como estratégias terapêuticas direcionadas ao eixo TBK1-autofagia podem ser desenvolvidas.