Novel G1481V and Q1491H SCN5A Mutations Linked to Long QT Syndrome Destabilize the Nav1.5 Inactivation State

• Main Authors: Quentin Plumereau, MSc, Olivier Theriault, PhD, Valérie Pouliot, BSc, Adrien Moreau, PhD, Elodie Morel, PhD, Véronique Fressart, MD, PhD, Isabelle Denjoy, MD, Antoine Delinière, MD, Francis Bessière, MD, Philippe Chevalier, MD, Tamer M. Gamal El-Din, PhD, Mohamed Chahine, PhD
• Format: Article
• Language: English
• Published: Elsevier 2021-03-01
• Series: CJC Open
• Online Access: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589790X20301578

Background: Nav1.5, which is encoded by the SCN5A gene, is the predominant voltage-gated Na+ channel in the heart. Several mutations of this gene have been identified and reported to be involved in several cardiac rhythm disorders, including type 3 long QT interval syndrome, that can cause sudden cardiac death. We analyzed the biophysical properties of 2 novel variants of the Nav1.5 channel (Q1491H and G1481V) detected in 5- and 12-week-old infants diagnosed with a prolonged QT interval. Methods: The Nav1.5 wild-type and the Q1491H and G1481V mutant channels were reproduced in vitro. Wild-type or mutant channels were cotransfected in human embryonic kidney (HEK) 293 cells with the beta 1 regulatory subunit. Na+ currents were recorded using the whole-cell configuration of the patch-clamp technique. Results: The Q1491H mutant channel exhibited a lower current density, a persistent Na+ current, an enhanced window current due to a +20-mV shift of steady-state inactivation, a +10-mV shift of steady-state activation, a faster onset of slow inactivation, and a recovery from fast inactivation with fast and slow time constants of recovery. The G1481V mutant channel exhibited an increase in current density and a +7-mV shift of steady-state inactivation. The observed defects are characteristic of gain-of-function mutations typical of type 3 long QT interval syndrome. Conclusions: The 5- and 12-week-old infants displayed prolonged QT intervals. Our analyses of the Q1491H and G1481V mutations correlated with the clinical diagnosis. The observed biophysical dysfunctions associated with both mutations were most likely responsible for the sudden deaths of the 2 infants. Résumé: Introduction: Le canal Nav1.5, codé par le gène SCN5A, est le canal Na+ dépendant du voltage prédominant dans le cœur. Plusieurs mutations de ce gène sont impliquées dans plusieurs anomalies du rythme cardiaque, dont le syndrome du QT long de type 3, qui peut provoquer la mort subite d’origine cardiaque. Nous avons analysé les propriétés biophysiques de deux nouveaux variants du canal Nav1.5 (Q1491H et G1481V) détectés chez deux bébés âgés respectivement de 5 et 12 semaines qui avaient une prolongation de l’intervalle QT. Méthodes: Le canal Nav1.5 de type sauvage et les canaux mutants Q1491H et G1481V ont été reproduits in vitro. Les canaux de type sauvage ou mutants ont été co-transfectés dans les cellules des reins embryonnaires humains (REH) 293 avec la sous-unité régulatrice bêta 1. Les courants Na+ ont été enregistrés à partir de la configuration en cellule entière via la technique de patch-clamp. Résultats: Le canal mutant Q1491H montre une densité de courant plus faible, un courant Na+ persistant, un courant fenêtre augmenté en raison d’un changement dép de +20 mV de l’inactivation à l’état stable, un changement de +10 mV de l’activation à l’état stable, une entrée plus rapide de l’inactivation lente et une récupération de l’inactivation rapide avec des constantes de temps rapides et lentes. Le canal mutant G1481V montre une augmentation de la densité de courant et un changement de +7 mV de l’inactivation à l’état stable. Les anomalies observées sont caractéristiques des mutations avec gain de fonction typiques du syndrome du QT long de type 3. Conclusions: Les deux bébés âgés respectivement de cinq 5 et 12 semaines montraient une prolongation des intervalles QT. Nos analyses des mutations Q1491H et G1481V montrent une corrélation avec le diagnostic clinique. Les dysfonctions biophysiques observées qui sont associées aux deux mutations étaient fort probablement responsables des morts subites des deux bébés.