The paradox of an unpolluted coastal site facing a chronically contaminated industrial area

Present and past industrial activities in coastal areas have left us a legacy of contamination and habitat degradation with potential implications for human health. Here, we investigated a coastal marine area enclosed in a Site of National Interest (SNI) of the central-western Adriatic (Mediterranean Sea), where priority actions of environmental remediation are required by governmental laws due the high environmental and human risk, and that is off-limits to any human activity since 2002. In particular, our investigation was focused on an area located in front of a chemical industry dismissed more than 3 decades ago. We report that the concentrations of heavy-metal and organic contaminants in the investigated sediments were generally lower than those expected to induce detrimental biological effects. Meiofaunal abundance, biomass and community structure changed among stations, but regardless of the distance from the abandoned industrial plant. Taxa richness within the SNI did not change significantly compared to the controls and the lack of some taxa in the SNI transects was not due to the contamination of the SNI area. The results of this study suggest a natural recovery of the marine area over 2 decades of restrictions on human activities, including fishing and shipping bans. If the hypothesis of the natural recovery of this SNI will be further confirmed by other studies, the plans forthe identification and monitoring of the most polluted areas in Italy should necessarily be redefined also in the light of the Water Framework, the Marine Strategy Framework and the Environmental Quality Standard Directives

Distal motor neuropathy associated with novel EMILIN1 mutation

Abstract Elastin microfibril interface-located proteins (EMILINs) are extracellular matrix glycoproteins implicated in elastogenesis and cell proliferation. Recently, a missense mutation in the EMILIN1 gene has been associated with autosomal dominant connective tissue disorder and motor-sensory neuropathy in a single family. We identified by whole exome sequencing a novel heterozygous EMILIN1 mutation c.748C>T [p.R250C] located in the coiled coil forming region of the protein, in four affected members of an autosomal dominant family presenting a distal motor neuropathy phenotype. In affected patient a sensory nerve biopsy showed slight and unspecific changes in the number and morphology of myelinated fibers. Immunofluorescence study of a motor nerve within a muscle biopsy documented the presence of EMILIN-1 in nerve structures. Skin section and skin derived fibroblasts displayed a reduced extracellular deposition of EMILIN-1 protein with a disorganized network of poorly ramified fibers in comparison with controls. Downregulation of emilin1a in zebrafish displayed developmental delay, locomotion defects, and abnormal axonal arborization from spinal cord motor neurons. The phenotype was complemented by wild-type zebrafish emilin1a, and partially the human wild-type EMILIN1 cRNA, but not by the cRNA harboring the novel c.748C>T [p.R250C]. These data suggest a role of EMILIN-1 in the pathogenesis of diseases affecting the peripheral nervous system

Olfactory neuroepithelium alterations and cognitive correlates in schizophrenia

BACKGROUND: Few studies have investigated alterations of olfactory neuroepithelium (ONE) as a biomarker of schizophrenia, and none its association with cognitive functioning. METHOD: Fresh ONE cells from twelve patients with schizophrenia and thirteen healthy controls were collected by nasal brushing, cultured in proper media and passed twelve times. Markers of cell proliferation (BrdU incorporation, Cyclin-D1 and p21 protein level) were quantified.Cognitive function was measured using Brief Neuropsychological Examination-2. PRIMARY OUTCOME: proliferation of ONE cells from schizophrenic patients at passage 3. Secondary outcome: association between alteration of cell proliferation and cognitive function. RESULTS: Fresh ONE cells from patients showed a faster cell proliferation than those from healthy controls at passage 3. An opposite trend was observed at passage 9, ONE cells of patients with schizophrenia showing slower cell proliferation as compared to healthy controls. In schizophrenia, overall cognitive function (Spearman's rho -0.657, p\u202f<\u202f0.01), verbal memory - immediate recall, with interference at 10\u202fs and 30\u202fs (Spearman's rho from -0.676 to 0.697, all p\u202f<\u202f0.01) were inversely associated with cell proliferation at passage 3. CONCLUSION: Fresh ONE cells collected by nasal brushing might eventually represent a tool for diagnosing schizophrenia based upon markers of cell proliferation, which can be easily implemented as single-layer culture. Cell proliferation at passage 3 can be regarded as a promising proxy of cognitive functioning in schizophrenia. Future studies should replicate these findings, and may assess whether ONE alterations are there before onset of psychosis, serving as an early sign in patients with at risk mental state

Loss of ap4s1 in zebrafish leads to neurodevelopmental defects resembling spastic paraplegia 52.

Autosomal recessive spastic paraplegia 52 is caused by biallelic mutations in AP4S1 which encodes a subunit of the adaptor protein complex 4 (AP-4). Using next-generation sequencing, we identified three novel unrelated SPG52 patients from a cohort of patients with cerebral palsy. The discovered variants in AP4S1 lead to reduced AP-4 complex formation in patient-derived fibroblasts. To further understand the role of AP4S1 in neuronal development and homeostasis, we engineered the first zebrafish model of AP-4 deficiency using morpholino-mediated knockdown of ap4s1. In this model, we discovered several phenotypes mimicking SPG52, including altered CNS development, locomotor deficits, and abnormal neuronal excitability

Next-generation sequencing approach to hyperCKemia: A 2-year cohort study

Next-generation sequencing (NGS) was applied in molecularly undiagnosed asymptomatic or paucisymptomatic hyperCKemia to investigate whether this technique might allow detection of the genetic basis of the condition

Sviluppo di saggi funzionali in lievito saccharomyces cerevisiae per caratterizzare varianti missenso di geni associati a tumori

La rapida evoluzione delle tecnologie di sequenziamento ha permesso l’identificazione di varianti geniche rare e comuni presenti nel genoma umano. Ciò impone la necessità di classificare le numerose varianti di significato funzionale incerto (VUS) e distinguere gli alleli ad alto rischio da quelli senza rischio per determinare il loro impatto sulla salute. Tradizionalmente, le varianti della linea germinale appena scoperte e sospette di essere patogenetiche sono sottoposte a test applicabili a tutti i geni come analisi di segregazione, storia familiare, frequenza nella popolazione, perdita di eterozigosi e test gene-specifici. Lo sviluppo di strumenti di predizione computazionali è stato il centro di un’intensa ricerca, ma si è rivelato insufficiente e non totalmente affidabile. La valutazione diretta usando saggi funzionali può aiutare nella classificazione delle varianti ed è uno strumento utile alla conferma delle predizioni computazionali. Inoltre, i saggi funzionali sviluppati in sistemi genetici semplici possono aiutare ad accelerare la valutazione funzionale delle nuove varianti individuate come associate al cancro. L’uomo e il lievito Saccharomyces cerevisiae condividono migliaia di geni sebbene stiano divergendo da bilioni di anni. L’umanizzazione del lievito può essere utile per decifrare le conseguenze funzionali di varianti genetiche umane trovate nel cancro e per dare informazioni riguardo la patogenicità delle varianti missenso. L’umanizzazione del lievito può essere fatta con diversi approcci a seconda del gene che si vuol studiare. In particolare, per i geni umani che hanno un omologo in lievito si può introdurre una sostituzione simile a quella del gene umano nel gene di lievito. Per i geni che non hanno un omologo si esprime la proteina eterologa nella sua forma wild type o mutata. In questo lavoro di tesi il primo approccio è stato utilizzato per caratterizzare mutazioni del gene MSH6 che è associato al tumore colorettale ereditario non poliposico. Il secondo approccio è stato utilizzato per il gene BRCA1 che è associato a tumore familiare al seno e ovario. Lo scopo finale di questo studio è quello di potenziare l’uso del lievito come sistema modello per caratterizzare mutazioni associate a tumore. I geni presi in considerazione nel nostro studio codificano per proteine coinvolte nei meccanismi di riparazione del DNA; questi pathway si trovano nell’organismo modello S. cerevisiae rendendolo adatto per mettere a punto saggi funzionali che consentiranno di discriminare le varianti patogenetiche da quelle neutre. Al fine di costruire il sistema per caratterizzare le mutazioni nel gene MSH6 abbiamo creato il ceppo RSY6msh6::pCORE, in cui il gene è interrotto dall’inserimento di una cassetta CORE e, quindi, non è più funzionale. Il ceppo creato presenta un fenotipo mutatore, misurato come incremento della frequenza di reversione genica nel gene ilv1-92 e arg4-3. Per ottenere le varianti del gene MSH6 è stato dapprima costruito un vettore contenente il gene wild type e poi mutato mediante mutagenesi sito-specifica. Quindi, i ceppi di lievito contenenti mutazioni corrispondenti alle varianti missenso MSH6 saranno costruiti tramite gene targeting. Le varianti MSH6 saranno valutate nel nostro sistema modello come neutre o patogenetiche in base alla loro capacità di ristabilire il fenotipo selvatico. Il gene BRCA1 non ha l’omologo in lievito, per cui l’espressione viene mediata attraverso un vettore plasmidico tramite crescita in terreno contenente l’induttore specifico che in questo caso è il galattosio. Studi effettuati dal gruppo dove ho svolto la tesi, hanno dimostrato che, in lievito, l’espressione di varianti missenso di BRCA1 associate a tumore causano un aumento della ricombinazione e della reversione. Prima di determinare l’effetto di BRCA1 nel ceppo diploide RS112, abbiamo determinato il livello di espressione della proteina wild type o mutata in tutti i ceppi utilizzati. I risultati del Western blot mostrano l’espressione della proteina nel ceppo di lievito: questo è un risultato importante per validare il saggio funzionale. In questo lavoro, sono stati costruiti una serie di vettori per esprimere in lievito varianti missenso, patogeniche o neutre, sempre mediante mutagenesi sito specifica. I plasmidi sono stati trasformati nel ceppo diploide RS112 che permette di determinare eventi di ricombinazione, intracromosomica e intercromosomica. I risultati ottenuti confermano che nel nostro sistema genetico alcune varianti patogenetiche di BRCA1, in particolare quelle che si trovano sui domini BRCT al C-terminale, aumentano la ricombinazione. Questo studio dimostra ancora che il sistema modello utilizzato può essere uno strumento valido per un pre-screening di varianti di significato clinico incerto