Nuove acquisizioni della ricerca di
base nella DM1 e DM2
Dott.ssa Rosanna Cardani
Coinvolgimento
cerebrale
Splicing
alternativo
Meccanismi
molecolari
DISTROFIE MIOTONICHE
Malattie multisistemiche a trasmissione autosomica dominante
DM1 (1992)
CTG
DMPK
DM2 (2001)
CCTG
ZNF9
Affetti n=50-4000
Affetti n=75-11.000
Pre-mutazione senza sintomi
n=38-50
Pre-mutazione senza sintomi
n=25-35
Non affetti n=4-24
Non affetti n=5-37
accumulo all interno del nucleo di mRNA mutato
con le ripetizioni
inclusioni ribonucleari
DISTROFIE MIOTONICHE
Le inclusioni ribonucleari alterano l espressione di proteine
CUG-binding: MBNL1 e CUGBP1
alterazione dello splicing di geni che sono correlati al fenotipo
DM:
! Canale del cloro (ClC1)
! Recettore insulina
miotonia
resistenza insulina
! troponina cardiaca C
difetti cardiaci
! proteina Tau
effetti sul CNS
! ……………….
…………………
SPLICING ALTERNATIVO
meccanismo molecolare attraverso il quale si ottengono più mRNA da
un singolo gene
⇓
varie isoforme di una proteina
Nelle DM questo meccanismo è alterato = spliceopatia
⇓
vengono espresse isoforme fetali di alcune proteine non
in grado di svolgere la loro funzione nei tessuti adulti
⇓
multisitemicità
EXON ARRAY SYSTEM
Sistema che permette l’analisi contemporanea di centinaia o migliaia
di geni per ciascuno dei quali è possibile individuare le diverse
isoforme
EXON ARRAY SYSTEM
biopsie di muscolo scheletrico
18 DM2 e 10 CTR
sono stati analizzati 218 geni
sono stati trovati 16 geni con alterazione dello splicing alcuni dei quali
mai segnalati in precedenza
MBOAT7
RHPN1
LIMCH1
CAMK2G
NDUFV3
PDLIM3
.......
tutti geni coinvolti in meccanismi importanti per il funzionamento del
muscolo
EXON ARRAY SYSTEM
biopsie di muscolo scheletrico
18 DM2 e 10 CTR
sono stati analizzati 218 geni
sono stati trovati 16 geni con
alterazione dello splicing
alcuni dei quali mai segnalati
in precedenza
MBOAT7
RHPN1
LIMCH1
CAMK2G
NDUFV3
PDLIM3
.......
RAN TRANSLATION
I"disordini"nerologici"o"neuromuscolari"causa0"da"espansioni"di"ripe0zioni"si"suddividono"in"
"
"
disordini"causa0"da"protein5"gain"of"func0on""""""""""disordini"causa0"da""RNA5gain"of"func0on"
"""""""""Hun0ngton"(CAG5hun0ng0n)"""""""""""""""""""""""""""""myotonic"dystrophy"(CTG/CCTG5splicing)"
"
TUTTAVIA&
&
Repeat,Associated&non,ATG&(RAN)&transla9on&
"
le"espansioni"microsatellite"possono"generare"una"serie"di"proteine"contenen0"ripe0zioni""
"
SCA8:" la" trascrizione" bidirezionale" produce" sia" trascriG" contenete" le" ripe0zioni" CUG"""""""""""""""""""""""""
che" producono" foci" nucleari" sia" trasc0G" contenen0" le" ripe0zioni" CAG" " che" presenta" un"
codone"di"inizio"ATG"e"produce"una"proteina"con"l’espansione"polyGlyn"
SCA8:"causata"dall’"espansione"CTG5CAG"la"trascrizione"produce""""
" trascriG"contene0"le"ripe0zioni"CUG""che"producono"foci&nucleari&
" trasc0G" contenen0" le" ripe0zioni" CAG" " che" presenta" un" codone" di" inizio" ATG" e"
produce"una"proteina"con"l’espansione"polyGln&
"
Nel"tenta0vo"di"separare"l effeKo"dell RNA"e"della"proteina"
"
"
rimuovendo"il"solo"codone"di"inizio"ATG"osservano""
comunque""l espressione"di"polyGln"
"
"
dopo"numerosi"esperimen0"dimostrano"che"i"trascriG"contene0"CUG"e"CAG"vanno"
incontro"ad"un"nuovo"0po"di"traduzione"senza"il"codone"di"inizio5ATG"originando"
proteine"omopolimeriche"
"
Nel"tenta0vo"di"separare"l effeKo"dell RNA"e"della"proteina"
"
"
rimuovendo"il"solo"codone"di"inizio"ATG"osservano""
comunque""l espressione"di"polyGln"
"
"
dopo"numerosi"esperimen0"dimostrano"che"i"trascriG"contene0"CUG"e"CAG"vanno"
incontro"ad"un"nuovo"0po"di"traduzione"senza"il"codone"di"inizio5ATG"originando"
proteine"omopolimeriche"
"
"
An0corpi"an05polyGln"
"
"
Queste&proteine&sono&presen9&in&altre&mala?e&da&espansione&microsatellite?&
"
rari"aggrega0"nucleari"nei"mioci0"e"frequen0"
nei"leucoci0"del"topo"DMSXL"e"DM55"
frequen0"nei"leucoci0"
"
"
rari"aggrega0"nucleari"nei"mioblas0"e"nel"
muscolo"di"pazien0"DM1"
frequen0"aggrega0"nel"sangue"???"
RAN&transla9on&è&presente&anche&nella&DM2"
"
"
Viene"prodoKa"una"terta5repeat"expansion"protein"contenente"la"ripe0zione&&
Leu,Pro,Ala,Cys&(LPAC)&&
&
&
Produzione"an0corpo"la"cui"specificità"è"stata"testata"in"cellule"transfeKate"con"la"proteina"
sia"tramite"WB"che"immunofluorescenza"
"
"
In"brain"DM2"oKenu0"da"autopsia"(2"DM2"vs"CTR)"
"
"
posi0vità:"corteccia"frontale""neuroni,"astroci0"e"glia""
ippocampo"
nuclei"(gangli)"basali"
Background&
Sequestro"di"MBNL1"e"MBNL2"nel"brain""di"pz"DM1"⇒&alterazione&dello&splicing&
&
Objec9ve&&
le"alterazioni"dello"splicing"sono"di"pari"grado"nelle"diverse"regioni"del"cervello?"
"
Results&
le"alterazioni"dello"splicing"sono""simili"in:"corteccia"frontale"
Tanc2& ,& Ppp1r12a,&
" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""corteccia"temporale"
Add1,& & Kcnma1,&
Csnk1d,&Cacna1d&&
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""ippocampo"
&
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""non&sono&simili&nel&cervelleQo&
&
La"distribuzione"dell’espressione"di"MBNL1"e"MBNL2"è"simile"nel"cervelleKo"e"in"altri"
distreG"
MA&
mentre&il&livello&di&espressione&del&trascriQo&di&DMPK&è&aumentato&nel&cervelleQorispeQo&
ad&altri&distre?,&I&livelli&proteici&sono&decisamente&diminui9&
Background&
Nei"pz"DM1"si"osserva"un alterazione"della"concentrazione"di"biomarker"del"fluido"
cerebrospinale"("beta"amiloidi"e"Tauprotein)&
&
Objec9ve&&
Tali"biomarkers"sono"altera0"anche"nel"plasma?"
61"DM1"vs"52"CTR"
"
Results&
" Significa0vo"incremento"della"concentrazione"di"ques0"biomarker"nel"sangue"DM1"vs"
CTR"
" Correlazione"tra"espansione"CTG"e"concentrazione"di"alcuni"di"ques0"marker"
" Correlazione"tra"concentrazione"di"alcuni"biomarker"e"gravità"della"compromissione"
cerebrale"
&
“Clinical&Science&Award&for&a&Trajectory&in&Basic&Research&in&DM1”&
&
&
&
&
&
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&
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&
Il&cervello&delle&Distrofie&Miotoniche&
