Articoli di Genetica Clinica/Umana Mag 2012, R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati nel Maggio 2012 nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science & Cell.

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Childhood spinal muscular atrophy: controversies and challenges. Lancet Neurology 2012;11:443. SMA è una malattia neuromuscolare da degenerazione dei motoneuroni alfa del midollo spinale che determina una progressiva debolezza muscolare simmetrica prossimale e paralisi. La prevalenza della SMA è di 1/30.000 nati, la forma classica è dovuta a mutazione del gene Survival of MotoNeuron (SMN). La gravità è notevolmente variabile, in base all’età di insorgenza e alla forza muscolare sono state riconosciute 4 fenotipi. Non vi sono per ora cure specifiche anche se i meccanismi patogenetici sono in parte noti e sono in corso sperimentazioni cliniche per alcuni pz con specifiche mutazioni (composti genetici). La review riguarda i più recenti sviluppi della ricerca clinica. I capitoli della Review sono: Diagnosis and classification. Standards of care and controversies in management. Palliative care, ventilatory support, parenteral feeding, cardiac findings in SMA type 1. Management of respiratory function in non-ambulant patients. Feeding and nutrition. Scoliosis surgery. Osteoporosis. Maintenance of independence. Transitional care. Pregnancy and childbirth. Progress and controversies in translational research. Enrolment, inclusion, and stratification. Outcome measures. Molecular biomarkers. Family care. Vi sono dati sul netto miglioramento della sopravvivenza per buona parte dei b. con SMA1, meno chiaro è l’effetto a lungo termine delle linee guida per la SMA2 e 3, ma sono in corso trial clinici che potrebbero fornire dati più precisi su questo. E come per tutte le malattie croniche la multidisciplinarità e la collaborazione con le organizzazioni di volontariato consentono una migliore cura e l’individuazione di strategie per affrontare le difficoltà di una malattia cronica progressiva.

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Neurology of inherited glycosylation disorders. Lancet Neurology 2012;11:453. Review sui disordini congeniti della glicosilazione (CDG)(frequenza 1:50.000-100.000 bambini) che costituiscono buona parte delle quasi 70 malattie genetiche dell’alterata sintesi di glicoconiugati, che comporta un coinvolgimento del SNC (atrofia cerebellare rapidamente progressiva, infarti cerebrali, convulsioni, deficit intellettivo) e periferico (neuropatia demielinizzante), muscolare (distrofie muscolari congenite e distrofie dei cingoli) con coagulopatia, disfunzione immunitaria, insufficienza cardiaca, renale, epatica. La diagnosi è suggerita in bambini con patologia multiorgano e dai segni clinici più o meno specifici delle varie condizioni. La diagnosi si basa tuttora sul test che verifica la presenza di anomalie di glicosilazione delle glicoproteine sieriche, anche se ora è disponibile l’analisi molecolare che ora è più comunemente applicata nella pratica clinica. La terapia specifica è prevista per poche di queste condizioni (es. somministrazione di mannosio per la CDG 1b), ma per tutte è fondamentale la diagnosi precoce e un trattamento tempestivo e aggressivo.

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Molecular Mechanisms Generating and Stabilizing Terminal 22q13 Deletions in 44 Subjects with Phelan/McDermid Syndrome. PLoS Genetics 2012;7:e1002173. La microdelezione terminale 22q13 è causa di un quadro clinico molto variabile anche per l’ampia variabilità di dimensioni della delezione (0.22-9.22 Mb)(JMG 2011;48:761) caratterizzato da ipotonia muscolare, grave deficit del linguaggio e intellettivo, tratti autistici e modesti segni dismorfici che motivano il termine della sindrome Phelan-McDermid (ma il fenotipo non è così caratteristico da suggerire la diagnosi). Il lavoro, di autori italiani, presenta i dati clinici e citogenetici-molecolari di 44 pz (età: nascita-47 anni) con delezione terminale (n° 30), delezione interstiziale (n° 5), cromosoma a anello (n° 6) o sbilanciamento cromosomico da traslocazione (n° 3). L’aploinsufficienza di SHANK3 è considerata la causa principale della sintomatologia neurologica, la delezione di altri geni rende il quadro clinico più complesso. Il fenotipo neurologico è progressivo e si aggrava con l’età. I meccanismi causativi, studiando i punti di rottura, sono diversi, come la stabilizzazione della parte terminale del segmento deleto con l’aggiunta di telomero o Non-Homologous End-Joining con la formazione di un cromosoma derivativo. Negli anelli, come noto, sono state trovate altre anomalie strutturali che motivano, quando identificati citogeneticamente, la caratterizzazione con array-CGH. Vi sono dati che proverebbero che le delezioni terminali sono riparate nelle cellule embrionali con un meccanismo a tappe multiple suggerendo un’origine mitotica di riarrangiamenti patologici germinali. Bello.

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Mitochondrial DNA variant associated with Leber hereditary optic neuropathy and high-altitude Tibetans. PNAS 2012;109:7391. Può essere difficile distinguere una mutazione mtDNA con modesto effetto clinico e un polimorfismo perché ambedue sono omoplasmici, alterano una funzione conservata e correlano con una malattia. Perché? La stessa variante potrebbe avere conseguenze diverse in contesti diversi. Il mtDNA ha un alto tasso mutazionale, ma le mutazioni deleterie sono eleminate per selezione intraovarica. Le varianti mtDNA con modesta compromissione della funzione mitocondriale si producono e si diffondono di continuo nella popolazione e possono aumentare di frequenza in alcune popolazioni, probabilmente perché possono essere vantaggiose in particolari situazioni ambientali. E’ stata studiata una rara variante del gene ND1 a livello del nucleotide 3394 (cambia una tirosina altamente conservata in istidina) che è causa della Neuropatia ottica ereditaria Leber (LHON) in un contesto ma sembra essere vantaggiosa in un altro. In popolazioni che vivono a bassa altitudine la sua presenza, con riduzione del 15-28% dell’attività del complesso I (necessario per la fosforilazione ossidativa) e del 7-17% della capacità respiratoria mitocondriale aumenta il rischio di LHON. Nelle popolazioni tibetane e indiane che vivono oltre i 1500 metri tale variante è significativamente aumentata (OR 21.9) con una correlazione lineare, senza che per questo in queste popolazioni sia più frequente la LHON. Inoltre quando associata al macroaplotipo M mtDNA M9 l’attività del complesso I è addirittura aumentata, anche se tale associazione da sola non spiega gli effetti fenotipici di 3394 perché la sua presenza nell’aplotipo M9 in popolazioni che vivono a bassa altitudine è associata a LHON. Non note cause ambientali, correlate comunque con l’altitudine, devono avere quindi conseguenze fenotipiche della variante 3394. Potrebbe essere stata modificata la fisiologia mitocondriale, probabilmente correlata con la tensione di ossigeno (ricordo che anni fa vi sono stati alcuni studi italiani che hanno studiato la fisiologia mitocondriale a alte altitudini e il male di montagna, ndr). Le varianti genetiche che alterano la bioenergetica, che frequentemente avvengono nel mtDNA, potrebbero essere gli alleli, a lungo cercati, che predispongono alle malattie complesse. Interessante.

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Gene delivery to mitochondria by targeting modified adenoassociated virus suppresses Leber’s hereditary optic neuropathy in a mouse model. PNAS 2012;E1238–E1247. L’alterata funzione mitocondriale è causa di molte malattie e dei segni dell’invecchiamento. Molte malattie sono dovute a mutazione o delezione del genoma dei mitocondri o di geni nucleari necessari per la replicazione del mtDNA, la fosforilazione ossidativa e la struttura dei mitocondri stessi. Alcune malattie mitocondriali, come la LHON, determinano cecità senza modificare la durata della vita. Una terapia genica con introduzione di DNA nei mitocondri di cellule o tessuti vivi non è stato sinora possibile. In questo lavoro viene descritto come sia stato possibile tramite un adenovirus introdurre il gene ND4 nel codice genetico mitocondriale per normalizzare l’alterata attività respiratoria di ibridi citoplasmatici (Cybrid) LHON G11778A. Inoltre in vivo dopo introduzione del gene umano ND4 nel sistema visivo del topo, ne è stata documentata la presenza e l’espressione prevenendo anche la perdita di visus e l’atrofia ottica indotta da un allele mutante del gene ND4. L’articolo finisce con una proposta encomiabile e non comune: “we look forward to providing this delivery system to other laboratories for confirmation of our results and for the benefit of the multitude of patients afflicted by disorders caused by mutated mtDNA, for whom there is currently no effective remedy”.

Reproductive Technologies and the Risk of Birth Defects. NEJM 2012;366:1803. Ci si domanda da tempo se il noto (ma basso) incremento di rischio di difetti congeniti nei figli di coppie con gravidanza ottenuta da fecondazione assistita (PMA) sia dovuta alle tecniche di fecondazione o all’infertilità (motivo principale di ricorso a tale tecnica) o a ambedue i fattori. La risposta, parziale, viene da uno studio epidemiologico (questo è il suo limite, oltre al fatto che la risposta al quesito “se il vino è buono” viene “dall’oste”, ndr) sulla frequenza di difetti congeniti (inclusa la paralisi cerebrale) nei feti o nei bambini di età < 1a di coppie che sono state sottoposte a PMA (n. 6.163), coppie con concepimento naturale ma con precedente gravidanza ottenuta da PMA, coppie con infertilità ma senza PMA e coppie fertili. Totale 308.974. Prevalenza alla nascita di difetti congeniti: nei bambini da gravidanza PMA 8.3%, senza PMA 5.8% con OR corretto di 1.28 (1.16-1.41, IC 95%), da fecondazione in vitro 7.2% con OR di 1,07 (0.9-1.26, IC 95%), da iniezione intracitoplasmica di cellula spermatica 9.9% con OR 1.57 (1.30 to 1.90, IC 95%). Quindi: non incremento di rischio di figli con difetti congeniti per la fecondazione in vitro, qualche rischio per l’ICSI. L’infertilità da sola, comunque, anche senza PMA è significativamente associata a difetti congeniti.

Photosensitivity syndrome brings to light a new transcription-coupled DNA repair cofactor. Nature Genetics 2012;44:477. Commento di 3 lavori sullo stesso fascicolo (Mutations in UVSSA cause UV-sensitive syndrome and impair RNA polymerase IIo processing in transcription-coupled nucleotide-excision repair, pg. 586; Mutations in UVSSA cause UV-sensitive syndrome and destabilize ERCC6 in transcription-coupled DNA repair, pg. 593; UV-sensitive syndrome protein UVSSA recruits USP7 to regulate transcription-coupled repair, pg. 598) che hanno analizzato l’intero esoma e il proteoma per identificare nuovi cofattori della RNA polimerasi II, enzima che partecipa al meccanismo del riparo della trascrizione di stampi danneggiati. Hanno tutti trovato un nuovo cofattore del complesso trascrizionale RNA Poli II, UV-sensitivity scaffold protein A (UVSSA). Mutazioni di uno dei geni di uno di questi cofattori rendono le cellule sensibili all’irradiazione UV con ritardo di sintesi RNA dopo il danno prodotto tipicamente dai raggi solari (UV-B), sembra senza effetto cancerogeno. Il blocco del complesso trascrizionale determina un segnale apoptotico. Due cofattori di questo complesso sono codificati dai geni-malattia della s. Cockayne, CSA (MIM #216400) e CSB (MIM #13540). Ma una percentuale, probabilmente piccola, di persone con mutazione di questi ultimi due geni hanno solo una eccessiva sensibilità agli UV, che è il fenotipo delle mutazioni UVSSA. Altre persone con ipersensibilità agli UV non hanno mutazioni di questi geni e verosimilmente hanno mutazioni di altri geni di cofattori del complesso RNA Poli II ancora ignoti. Perché solo eccessiva sensibilità a UV e non danno neurologico come nella s. Cockayne? Forse per coinvolgimento in questa sindrome dei mitocondri.

Multiple apical plasma membrane constituents are associated with susceptibility to meconium ileus in individuals with cystic fibrosis. Nature Genetics 2012;44:562. Il prodotto genico del gene FC è CFTR, canale del Cl localizzato nella membrana apicale dell’epitelio di superficie, dove la conduzione ionica e gli spostamenti di soluti contribuiscono alla regolazione transepiteliale del flusso di liquidi. La malattia è caratterizzata da lesioni multiorgano (pancreas, fegato, polmoni, intestino e vasi deferenti) dipendenti dal tipo di mutazione e dall’azione di geni modulatori. Il 15% dei nati ha ostruzione intestinale chiamata ileo da meconio. Il North American Cystic Fibrosis Gene Modifier Consortium ha individuato, mediante studio di associazione GWAS in 3.733 pz con mutazione FC con grave insufficienza pancreatica, nuovi loci correlati con l’ileo da meconio: in Xq23-24 vicino a SLC6A14 (MIM #300444), un trasportatore di neurotrasmettitori Na e Cl-dipendenti), in 1q32.1 vicino a SLC26A9 (MIM #608481. Solute carrier family 26, member 9) la cui proteina interagisce fisicamente con CFTR, e in 5p15.33 gene SLC9A3 (MIM *182307. Solute carrier family 9, member 3) che, quando alterato, determina una riduzione dell’ostruzione intestinale nel modello di topo. La comprensione di come interagiscono le varie proteine della membrana apicale e influenzano la funzione di CFTR potrebbe portare a nuove applicazioni terapeutiche per la FC.

ISPD loss-of-function mutations disrupt dystroglycan O-mannosylation and cause Walker-Warburg syndrome. Nature Genetics 2012;44:575 e Mutations in ISPD cause Walker-Warburg syndrome and defective glycosylation of α-dystroglycan. Stesso fascicolo, pg 581. Le Distroglicanopatie (MIM#236670) sono un gruppo eterogeneo, sia geneticamente che fenotipicamente, di malattie con compromissione del SNC (malformazioni e deficit intellettivo), oculare e muscolare che includono la s. Walker-Warburg, la m. Muscolo-Occhio-Encefalo (MEB), la Distrofia muscolare dei cingoli 2I (MIM #607155). I Distgroglicani sono un sub-complesso, del complesso Distrofina-glicoproteine, costituito da due glicoproteine: α-distroglicano che si lega al dominio G della Laminina 2, il ß-distroglicano con legame extracellulare all’ α-distroglicano e intracellulare alla Distrofina. Nel 35% dei casi con classica s. WW sono state trovate mutazioni di 6 diversi geni (POMT1, POMT2, POMGNT1, FKTN, FKRP e LARGE) che codificano proteine coinvolte nelle modificazioni post traduzione dell’α-distroglicano. In forme cliniche più lievi con ipoglicosilazione di α-distroglicano sono state trovate m. missenso del gene DAG1 o DPM3 gene. Si sono cercati altri geni responsabili di Distroglicanopatie nei due lavori usando tecniche diverse: nel primo lavoro è stata adottata come screening la tecnica di complementazione su fibroblasti e poi il sequenziamento in pz con s. WW è stata trovata una mutazione del gene ISPD (10 esoni) in omozigosi o come composto genetico in 5 famiglie su 11 di un nuovo gruppo di complementazione (quindi nuovo gene).

Nel secondo lavoro sono stati analizzati 39 soggetti con s. WW negativi al test dei geni noti, di cui 30 figli di consanguinei. In 9 e stata trovata una mutazione di ISPD (missenso, non senso, delezioni, duplicazione) utilizzando nel primo campione l’array-SNP per CNV e omozigosità e in un secondo campione l’analisi diretta del gene. Nello zebrafish la mutazione del gene causa un fenotipo che richiama la patologia dell’uomo.
Il fenotipo nell’uomo della mutazione ISPD è grave e precocemente letale. Data l’altra frequenza di mutazioni di questo gene nel campione di pz con s. WW (15% nei pz prima dello screening molecolare) viene raccomandata l’analisi molecolare del gene ISPD come screening mutazionale nella s. WW, in cui il successo diagnostico ha ora raggiunto il 50%.

RBM20, a gene for hereditary cardiomyopathy, regulates titin splicing. Nature Medicine 2012;18:766. Titina o Titanina? La rimozione di sequenze che non vengono tradotte (splicing) è controllata dallo spliceosoma, complesso macromoecolare e da proteine che modulano la selezione dei siti di splicing e l’inclusione differenziale di esoni nel trascritto maturo. Si stima che più del 70% dei geni nell’uomo ha mRNA multipli splicing alternativo di esoni o si segmenti di esoni. Ma sono pochissime le patologie da mutazione dei geni dello spliceosoma, probabilmente per la loro letalità, da mutazioni di proteine che si legano a RNA (RNAbp) con effetto in trans (cancro, malattie muscolari) o in cis (varie malattie tra cui alcune cardiache). La mutazioni di Titanina, grossa proteina sarcomerica che determina la struttura e le proprietà meccaniche del muscolo striato, possono essere causa di patologia (Truncations of Titin Causing Dilated Cardiomyopathy. NEJM 2012;366:619. Vedi Articoli interesse Febbraio 2012). Studiando un ratto con difetto spontaneo di splicing della Titanina con espressione di una isoforma gigante è stata riscontrata all’esame dell’intero genoma una mutazione ritenuta causativa del gene Rbm20. Il ratto ha una considerevole somiglianza fenotipica con la cardiomiopatia da mutazione RBM20 dell’uomo. Viene studiata nel lavoro la funzione di questo gene regolatore globale dello splicing alternativo nel tessuto cardiaco e sono stati identificati 30 geni in comune ratto e uomo che partecipano alla regolazione dello splicing e che sono coinvolti nelle miocardiopatie, nell’omeostasi ionica e che fanno parte della biologia del sarcomero. Gli AA sottolineano che questo conoscenze contribuiranno alla comprensione di una patologia frequentemente causa di morte nella nostra popolazione.

Nuclear accumulation of HDAC4 in ATM deficiency promotes neurodegeneration in ataxia telangiectasia. Nature Medicine 2012;18:783. Da OMIM: “Ataxia-telangiectasia (AT)(#208900) is an autosomal recessive disorder characterized by cerebellar ataxia, telangiectases, immune defects, and a predisposition to malignancy. Chromosomal breakage is a feature. AT cells are abnormally sensitive to killing by ionizing radiation (IR), and abnormally resistant to inhibition of DNA synthesis by ionizing radiation. The latter trait has been used to identify complementation groups for the classic form of the disease. At least 4 of these (A, C, D, and E) map to chromosome 11q23 and are associated with mutations in the ATM gene”. L’atassia è dovuta alla perdita neuronale, di cui poco si sa. Nel lavoro viene studiato il ruolo di un enzima (Istone deacetilasi classe I e II -HDACs) che svolge una funzione importante per lo sviluppo cerebrale e la sopravvivenza neuronale. Topi knockout per HDAC4 hanno un’atrofia postnatale cerebellare e cellule Purkinje con ridotta complessità dendritica. Nel lavoro si dimostra nei topi Atm ^-/- un accumulo di HDAC4 nel nucleo dei neuroni che si lega alla cromatina e altera l’espressione genica causando la neurodegerazione. Bloccando l’attività HDAC con tricostatina A (TSA), un classico inibitore HDAC, si evita il suo accumulo nucleare e la neurodegenerazione e si riducono anche le anomalie motorie e comportamentali esplorative. Ma il completo effetto sulla neurodegenerazione si ottiene promuovendo la presenza di HDAC4 nel citoplasma; questo significa che la patologia neurologica nella AT è dovuta a accumulo di Istone deacetilasi nel nucleo associato a una sua perdita nel citoplasma. Rimane quindi almeno in parte definito il ruolo di HDAC4 nella patologia neurologica della AT. Quindi possibili nuovo bersagli per la terapia. Argomento simile a “An epigenetic blockade of cognitive functions in the neurodegenerating brain”. Nature 2012;483:222. Articoli di interesse Marzo 2012.

I NUMERI DELL’AUTISMO: frequenza 1/150 bambini, ereditabilità 40-80%, rischio per fratelli 25 volte superiore della popolazione generale, concordanza gemelli MZ 60%, DZ 20-30%, causa nota nell’1-2% dei casi: monogenico in <1% (Fragile X; s. Angelman, s. Rett, mutazione gene NRXN1, NLGN3/4X, SHANK3) o anomalie cromosomiche o gonosomiche.

Eterogeneità genetica (commento Nature): Although it is well accepted that genetics makes a strong contribution to autism spectrum disorder, most of the underlying causes of the condition remain unknown. Three groups present large-scale exome-sequencing studies of individuals with sporadic autism spectrum disorder, including many parent–child trios and unaffected siblings. The overall message from the three papers is that there is extreme locus heterogeneity among autistic individuals, with hundreds of genes involved in the condition, and with no single gene contributing to more than a small fraction of cases. Sanders et al. (De novo mutations revealed by whole-exome sequencing are strongly associated with autism. Nature 2012;482:237) report the association of the gene SCN2A, previously identified in epilepsy syndromes, with the risk of autism. Neale et al. (Patterns and rates of exonic de novo mutations in autism spectrum disorders. Nature 2012;482:242) find strong evidence that CHD8 and KATNAL2 are autism risk factors. O'Roak et al. (Sporadic autism exomes reveal a highly interconnected protein network of de novo mutations. Nature 2012;482:246) observe that a large proportion of the mutated proteins have crucial roles in fundamental developmental pathways, including β-catenin and p53 signalling.

Un altro lavoro sull’argomento (Whole-Exome Sequencing and Homozygosity Analysis Implicate Depolarization-Regulated Neuronal Genes in Autism. PLoS Genetics 2012;8:e1002635): esoma di 16 probandi figli di consanguinei. Individuati 4 geni candidati dell’autismo correlati con l’attività neuronale: UBE3B (stessa famiglia di UBE3A UBE3B dell’Angelman), CLTCL1 (mappa prossimalmente alla regione DiGeorge, interrotto in una traslocazione 21/22 con fenotipo DiGeorge), NCKAP5 like, ZNF18 (fattore di trascrizione). E’ stato poi studiato un gruppo di bambini con autismo (418) e di controlli (371) per verificare l’omozigosità (o lo stato di composto genetico) di questi 4 geni: vi è una significativa differenza tra pz con autismo (5.7%) e controlli (3%), soprattutto per mutazioni del gene CLTCL1. Le mutazioni sono sempre missenso e rare. Nella coltura di neuroni di topo viene dimostrato che questi 4 geni sono coinvolti nella funzione neuronale. Lo studio quindi sottolinea l’utilità del sequenziamento esonico fornendone anche la metodologia per il filtraggio delle varianti e dimostra, dato importante, il contributo di alleli recessivi (per ora non quantificabile) come causa della patologia neuro-comportamentale.

A common X-linked inborn error of carnitine biosynthesis may be a risk factor for nondysmorphic autism. PNAS 2012;109:7974. Ottimo sunto, nella seconda parte dell’introduzione, sulle varie cause genetiche (genomiche, geniche) di autismo sindromico e non sindromico (NS); quando NS le cause sono quasi sempre non conosciute. Nell’introduzione vi è una chiara esposizione dei meccanismi, genetici e non genetici che portano a carenza di carnitina, essenziale sostanza nutriente che viene sintetizzata dall’organismo (poca), riassorbita a livello renale e soprattutto assunta con gli alimenti. Gli autori hanno trovato precedentemente in un caso familiare di autismo una delezione dell’esone 2 del gene TMLD (6-N-trimethyllysine dioxygenase), con locus in Xq poco sopra la regione pseudoautosomica, che codifica per il primo enzima della biosintesi carnitinica, localizzato nei mitocondri. E si sono chiesti se questa può esserne la causa. Nel lavoro si dimostra che carenza di TMLD è un comune errore del metabolismo nei maschi e che è molto più frequente nelle famiglie con autismo NS trasmesso da maschi a maschi rispetto ai controlli. La carenza carnitinica potrebbe essere la causa di alcuni casi di autismo NS e che il metabolismo carnitinico (assunzione, perdita, trasporto, sintesi) potrebbe costituire la base biologica di un numero più rilevante di autismo NS, suggerendo con questo anche una possibile prevenzione e terapia.

Neurofibromatosis-like phenotype in Drosophila caused by lack of glucosylceramide extension. PNAS 2012;109:6987. I Glicosfingolipidi (GSL) sono componenti essenziali della membrana cellulare in particolare nelle cellule del SNC con funzioni di assemblaggio di molecole segnale, adesione cellulare e traffico proteico. Nell’uomo non è ben conosciuta la via sintetica, nella Drosofila è noto solo un pathway controllato da un enzima glicosiltrasferasico (Egh). L’assenza di questo enzima nella Drosofila causa una eccessiva crescita dei nervi periferici che accumulano cellule immunitarie. Il quadro è simile a quello che si osserva nella NF1, dovuta a mutazione del gene NF1, soppressore di tumore, la cui proteina regola negativamente RAS. La sua assenza causa, tramite la sovraespressione di RAS, l’attivazione del pathway PI3K e della chinasi Akt, responsabile della crescita gliale. Nella Drosofila con mutazione Egh l’eccessiva crescita dei nervi periferici è controllata da una downregolazione del pathway PI3K. Questi risultati suggeriscono che le glicotrasferasi potrebbero ridurre la proliferazione cellulare.

Isoform Identification. Science 2012;336:520. Commento di un articolo (Mol. Biol. Evol. 29, 10.1093/molbev/mss100 (2012) che analizza il meccanismo di splicing alternativo responsabile, non unico, di isoforme proteiche. Non è ancora ben conosciuto il modo con cui i trascritti alternativi sono tradotti in proteine funzionali. Usando esperimenti di spettrometria di massa viene osservato che le ribonucleoproteine nucleari, coinvolte nella regolazione dello splicing alternativo, sono particolarmente abbondanti nelle isoforme alternative e che la maggior parte delle isoforme differiscono come sequenza per inserzione/delezione di un singolo aminoacido. Il quadro analogo del proteoma nella Drosofila e nel topo suggerisce che lo splicing alternativo è sotto pressione selettiva.

Mechanisms of activation of the paternally expressed genes by the Prader-Willi imprinting center in the Prader-Willi/Angelman syndromes domains. PNAS 2012;109:7403. S. Prader–Willi (PWS) e la s. Angelman (AS) sono malattie genetiche da ridotta espressione di un cluster di geni imprinting a livello 15q11-q13, di 2 Mb che include geni paterni espressi (PEG)(MKRN3, MAGEL2, NDN, SNURF-SNRPN) e un unico gene materno espresso (UBE3A), localizzato al 3’ del dominio. La regolazione coordinata di questi geni a effetto imprinting è assicurata da due centri imprinting (AS-IC e PWS-IC): uno (PW-IC) di 4.3 kb vicino al promotore del gene SNRPN e uno (AS-IC) di 880 pb distante 35 kb. Come noto l’alterata regolazione di questi geni provoca le due sindromi: la PWS è una sindrome da geni contigui con espressione di vari PEG, mentre la AS è dovuta all’assenza di espressione materna del gene UBE3A. L’ipotesi di lavoro è che il PWS-IC dell’allele paterno funziona come attivatore bidirezionale che controlla l’espressione dei PEG e controlla il gene UBE3A attivando il suo antisenso. La sua delezione o la sua perdita di funzione dell’allele paterno causa un’anomala metilazione dell’intero dominio e inattivazione di tutti i PEG, determinando la s. PW. La delezione o l’inattivazione di AS-IC dell’allele materno causa un’anomala metilazione di PWS-IC attivando i geni paterni repressi, tra cui l’antisenso UBE3A, con inattivazione UBE3A determinando la AS. Esperimenti con un complesso sistema sperimentale transgenico sono compatibili con tale ipotesi.

Vedi anche Temporal and developmental requirements for the Prader–Willi imprinting center. PNAS 2012;109:3446 in cui viene dimostrato che il centro imprinting PWS è necessario in epoca postzigotica per l’espressione dei geni paterni, ma poi non serve più per il mantenimento dell’epigenotipo paterno (selezione articoli interesse del Febbraio 2012).

Dysregulation of dopamine receptor D2 as a sensitive measure for Huntington disease pathology in model mice. PNAS 2012;109:7487. Ricerca nel modello animale di un sistema per valutare l’impatto della terapia per la c. Huntington. E’ stato sviluppato un test quantitativo accurato e sensibile di un trascritto (recettore dopaminico D2) che viene down-regolato come conseguenza precoce della mutazione del gene, nell’uomo e nei modelli animali. Gli esperimenti eseguiti dimostrano che la sregolazione di questo gene costituisce un precoce stadio della tossicità poliglutaminica. Questo test quantitativo potrà accelerare la scoperta di nuove terapie della c. Huntington, la loro validazione e il loro uso clinico.

A Long ncRNA Links Copy Number Variation to a Polycomb/Trithorax Epigenetic Switch in FSHD Muscular Dystrophy. Cell 2012;142:819. La distrofia muscolare Facio-scapolo-omerale, una delle più comuni distrofie muscolari, è una malattia genetica AD caratterizzata da perdita progressiva della muscolatura facciale, dei cingoli e delle braccia. Il difetto genetico non riguarda un gene codificante una proteina ma consiste in un ridotto numero di ripetizioni in tandem localizzati nella regione subtelomerica della cromosoma 4 (4q35), riduzione che attiva con meccanismi sinora non noti geni vicini. Nel lavoro viene identificato un RNA noncodificante in un locus vicino che è espresso nella FSHD e che coordina la derepressione di geni, causa questa della clinica della FSHD. Il lavoro fornisce elementi di comprensione della funzione di sequenze ripetute nella regolazione dell’espressione genica e dimostra come mutazioni di queste sequenze possono influenzare la progressione della malattie.

The Spread of Neurodegenerative Disease. NEJM 2012;366:2126. L’osservazione clinica costa poco, teoricamente è alla portata di tutti e spesso coglie nel segno. Questo articolo di Clinical implications of basic research che riguarda i meccanismi patogenetici in alcune malattie neurodegenerative comincia infatti così: “Clinicians who care for patients with neurodegenerative disease often believe that their patients’ diseases are spreading through their brains”. Sino ad ora la malattia da prioni è l’unica in cui è stato provato che la patologia è dovuta alla diffusione della proteina prionica. Ma sembra che altre malattie neurodegenerative siano dovute alla diffusione, come per una infezione intracerebrale, delle specifiche proteine alterate. Vi sono prove sperimentali che questo possa accadere per l’Alzheimer, il Parkinson e la demenza prefrontale, alcune anche non recenti, come quella del 1994 in cui l’introduzione di tessuto cerebrale di un pz con Alzheimer nell’encefalo di una piccola scimmia era seguita dalla diffusione di placche beta amiloidi. Lo stesso poi è stato dimostrato nei topi transgenici suscettibili alla m. Alzheimer. Vengono portati alcuni elementi per ritenere che questo possa costituire il meccanismo patogenetico per le malattie su precisate. Da sottolineare due interessanti considerazioni: 1. sapendo come progredisce la malattia possiamo pensare a nuovi bersagli terapeutici, 2. un’alterazione casuale di una singola cellula può diffondersi.

Segnalo due articoli che non ho avuto tempo di leggere e commentare:

Species-Dependent Posttranscriptional Regulation of NOS1 by FMRP in the Developing Cerebral Cortex. Cell 2012;149:899

Planar Cell Polarity Links Axes of Spatial Dynamics in Neural-Tube Closure. Cell 2012;149:1084

Segnalo la recensione di un libro che ha come coautori alcuni nostri colleghi di Roma:

E. Boltshauser and J. Schmahmann (eds): a Top Companion for Paediatric Ataxiology. Cerebellum DOI 10.1007/s12311-012-0364-8. La recensione termina così: “The ambitious intent to create a multi-authors, sound and clinically oriented work on cerebellar disorders affecting children is achieved”.
Cerebellar Disorders in Children. E. Boltshauser & J. Schmahmann (eds.). 1st Edition February 2012, 162 456 Pages, Euro2012. John Wiley & Sons.
Libro scritto da un gruppo internazionale di esperti (che include EM Valente, F. Brancati e B. Dallapiccola per la s. Joubert e G. Zanni, A. Alessandra Terraciano e E. Bertini per le atassie XL e recessive) che tratta dei vari aspetti delle patologie cerebellari (nella recensione leggo un termine che non conoscevo: Atassiologia).