sca17 - Univa Calabria

ATASSIA SPINOCEREBELLARE 17
(SCA17) (OMIM #607136)
 Il gene implicato nella
SCA17 è il gene “TATA box-binding protein” (TBP)
che fa parte del complesso della RNA polimerasi II ed è essenziale per dare
inizio alla trascrizione della maggior parte dei geni negli Eucarioti.
 Il dominio C-terminale si è molto conservato durante l’evoluzione ed è
necessario e sufficiente per interagire con il DNA e per l’assemblaggio del
complesso apparato di trascrizione.
IL GENE TBP
 Il gene è localizzato sul cromosoma 6q27.
 Contiene un lungo tratto polimorfico di ripetizioni dei
3 nucleotidi CAG (tripletta).
 La tripletta CAG codifica per l’aminoacido Glutamina
(Gln, Q).
 Più triplette CAG codificanti Glutamina corrispondono
ad una regione di poliglutamina.
ALLELI COMUNI DEL GENE TBP
Studio di popolazione (Gostout et al., 1993):
individuati alleli con un range di ripetizioni CAG
fra 25 e 42 residui di Glutamina; alleli più
comuni rappresentati da un range di residui fra
32 e 39 Glutamine (il più comune è 37).
ESPANSIONE NEL GENE TBP
E DISORDINI NEUROLOGICI
 Imbert et al. (1994) ha ipotizzato un possibile ruolo di una regione
di CAG espansa (quindi con un numero di ripetizioni di CAG
maggiore di 42) nel gene TBP come causa di disordini
neurologici.
 Koide et al. (1999) ha identificato in una ragazza giapponese di 14
anni affetta da SCA17 una espansione de novo delle ripetizioni
CAG del gene TBP (63 ripetizioni CAG). La paziente già all’età di 6
anni manifestava disturbi del movimento e deterioramento
cognitivo. A 9 anni presentava atassia del tronco, movimenti
spastici e debolezza muscolare. A 13 anni era già su sedia a rotelle.
MECCANISMI DI ESPANSIONE
 Gao et al. (2008) ha identificato ripetizioni costituite da
CAA CAG CAA.
 Sia CAA che CAG codificano per Glutamina.
 Stretta correlazione fra numero di ripetizioni CAG/CAA e instabilità: più
interruzioni di CAA→gene più stabile; meno CAA→ gene più instabile.
 Quindi, la composizione di CAG/CAA è critica nel determinare
instabilità, con le interruzioni di CAA che tendono a limitare
l’espansione di CAG.
 Instabilità a sua volta associata al fenomeno dell’ “anticipazione” genica o
“paradosso di Shermann” per cui la gravità e la precocità dei sintomi (che
sono direttamente proporzionali al numero di triplette nell'allele
patologico) tendono ad aumentare nelle generazioni successive.
MECCANISMI PATOGENICI
 Il meccanismo patogenico sembra derivare da una riduzione del
legame fra la proteina prodotta dal gene espanso e il DNA del gene
che deve essere trascritto: dimostrata la presenza di inclusioni
intranucleari di natura proteica nei neuroni dei pazienti:
l'amplificazione della sequenza di Glutamine potrebbe favorire, per
motivi ignoti, l'aggregazione delle proteine mutate e la
conseguente precipitazione in un complesso insolubile, neurotossico,
che interferirebbe con la funzione delle cellule nervose portandole
a degenerazione e morte prematura (Friedman et al., 2008).
 La trasmissione della malattia è autosomico dominante.
RANGE DI ESPANSIONE E PENETRANZA
 Le espansioni di Glutamina osservate fino ad oggi associate a fenotipo SCA17 vanno
da 43 a 63 (> 42).
 Le espansioni da 43 a 48 mostrano penetranza incompleta o sono associate a un
esordio tardivo.
STABILITÀ
 (CAG)3 (CAA)3 (CAG)n CAA CAG CAA (CAG)n CAA CAG (esempio di struttura)
 (CAG)3 (CAA)3 (CAG)8 CAA CAG CAA (CAG)28 CAA CAG = 47 (stabilità)
 (CAG)3 (CAA)3 (CAG)45 CAA CAG = 53 (instabilità)
 (CAG)3 (CAA)4 (CAG)57 CAA CAG = 66 (instabilità)
 C’è una correlazione inversa fra numero di ripetizioni e età di esordio: maggiore è il
numero di ripetizioni e più l’esordio viene anticipato.
 Esistono le eccezioni: identificati pazienti con 42 e 41 espansioni (Nolte et al., 2010;
Nanda et al., 2007) associati ad un fenotipo “benigno” con disartria e leggero disturbo
del movimento.
METODI BIOLOGIA MOLECOLARE
Analisi molecolare su DNA
genomico estratto dai
linfociti del sangue (metodo
standard fenolocloroformio)
Amplificazione
del DNA
in PCR
Isolamento da
gel di agarosio
2 % sotto
luce UV della
banda a peso
molecolare più
alto
M E N E E M
Sequenziamento del DNA purificato con
sequenziatore automatico
ANALISI GENETICA SUI PAZIENTI: RISULTATI
L’analisi genetica sul DNA dei soggetti della famiglia SCA17 ha mostrato una
espansione di poliglutamina in eterozigosi, con un numero di triplette = 54 e la
seguente struttura:
ALLELE ESPANSO: (CAG)3 (CAA)3 (CAG)47 CAA CAG = 54
ALLELE NORMALE: (CAG)3 (CAA)3 (CAG)9 CAA CAG CAA (CAG)17 CAA CAG = 37
E’ da notare che la struttura delle ripetizioni nell’allele espanso non comprende
l’interruzione CAA CAG CAA, che conferisce stabilità al gene.
N SOGGETTO
GENOTIPO SCA17
383
37/54
29
36/54
48
37/54
146
36/54
SCA17 family: genotipi dei
soggetti a rischio
36/54
37/54
37/54
36/54