CDKL5 e sindrome di Rett: un approccio molecolare per la definizione di una correlazione genotipo/fenotipo.

La sindrome di Rett \ue8 una grave malattia del neurosviluppo legata al cromosoma X che colpisce principalmente individui di sesso femminile. Le bambine affette da sindrome di Rett subiscono uno sviluppo postnatale apparentemente normale fino all'et\ue0 di 6-18 mesi, per poi manifestare un marcato declino neurologico con decorso molto variabile. Circa il 25% delle pazienti sono affette da forme atipiche che si discostano dalla forma classica o per il fatto di essere pi\uf9 blande con un iter meno devastante o per un fenotipo pi\uf9 \u201caggressivo\u201d con insorgenza precoce che pu\uf2 portare anche a crisi epilettiche non trattabili farmacologicamente. La maggior parte dei casi di forma classica di Rett \ue8 causata da mutazioni nel gene MECP2, un repressore trascrizionale espresso maggiormente nel cervello che lega il DNA metilato e che causa la formazione di una struttura cromatinica compatta e trascrizionalmente inerte. Circa solo il 50% delle pazienti con varianti della sindrome di Rett per\uf2 sono portatrici di mutazioni in questo gene. Per questa classe di fenotipi sono state descritte nel 2004 mutazioni a carico del gene CDKL5 codificante per una serin-treonina chinasi e nel 2008 altre a carico del gene FOXG1, un fattore trascrizionale. La ricerca scientifica ha quindi ampliato i propri obbiettivi al fine di comprendere se questi tre geni, apparentemente diversi fra loro, potessero essere accomunati da uno stesso pathway molecolare. A tutt'oggi per\uf2 i risultati sono ancora scarsi e, a volte, contraddittori. Per quanto riguarda gli studi su CDKL5, un aspetto generalmente accettato risiede nel fatto che in tutti i casi l'attivit\ue0 catalitica di CDKL5 appare di estrema importanza. Con questa premessa, sarebbe quindi interessante osservare con quale modalit\ue0 le mutazioni a carico di CDKL5 possano influire sulla sua funzione enzimatica. L'obbiettivo della mia ricerca \ue8 stato quello di analizzare otto mutazioni puntiformi (A40V, N71D, V132G, R178W, W195R, E203D, L220P e T288I) giacenti sul dominio catalitico di CDKL5. Queste mutazioni sono state riscontrate in pazienti con la variante Hanefeld. Per ogni mutazione \ue8 stata valutata la localizzazione cellulare e l'attivit\ue0 chinasica sul motivo TEY. Inoltre, grazie all'ausilio di strumenti bioinformatici, \ue8 stato creato un modello tridimensionale del dominio chinasico di CDKL5 ed \ue8 stato possibile predire l'influenza che ogni mutazione ha sulla struttura della proteina. L'analisi di localizzazione subcellulare ci ha permesso di concludere che in generale le mutazioni a carico del dominio catalitico non influenzano in maniera significativa la distribuzione di CDKL5 all'interno della cellula, a differenza delle mutazioni troncanti sulla coda carbossiterminale, precedentemente analizzate nel nostro laboratorio. Ciononostante per le mutazioni W195R e E203D si \ue8 osservato un accumulo della proteina nel compartimento citoplasmatico. E' stata inoltre osservata la perdita della tipica organizzazione in dots di CDKL5. Le analisi bioinformatiche collocano questi due residui nell' \u3b1-elica F del sottodominio IX del dominio chinasico della proteina. A quest'elica, comune alle MAP chinasi, era gi\ue0 stata precedentemente attribuita una cruciale importanza nell'orchestrazione dell'attivit\ue0 chinasica. E' quindi possibile che una sua precisa conformazione spaziale sia necessaria per una corretta interazione con le altre proteine e per una altrettanto corretta distribuzione della proteina all'interno della cellula. L'analisi dell'attivit\ue0 catalitica invece ha permesso di evidenziare che le mutazioni in esame possono portare a perdita totale di fosforilazione (A40V), a una sua diminuzione (V132G, R178W, W195R, E203D, L220P e T288I) oppure a nessun effetto evidente (N71D). Per questa mutazione perci\uf2 \ue8 stato proposto un saggio di stabilit\ue0 che ha evidenziato un'emivita minore rispetto alla forma canonica, dando un'ulteriore prova di come i livelli di CDKL5 probabilmente debbano essere finemente regolati per una sua corretta funzionalit\ue0 neuronale. Nell'ultimo periodo del mio dottorato ho avuto inoltre la possibilit\ue0 di valutare un ipotetico ruolo di CDKL5 nella maturazione neuronale, in quanto \ue8 stata osservata la sua presenza a livello dei centrosomi in cellule proliferanti fissate in metafase. E' ormai assodato il ruolo del centrosoma nelle tre fasi della maturazione neuronale e perci\uf2 ho approfondito questo aspetto verificando la colocalizzazione di CDKL5 nel centrosoma anche in colture di neuroni corticali in via di maturazione. Questa scoperta non chiarisce con certezza quale sia lo specifico ruolo di CDKL5 in questo fenomeno ma offre sicuramente una nuova chiave di lettura per stabilire quale meccanismo neuronale venga a mancare nelle pazienti portatrici di difetti in questo gene

Methylenetetrahydrofolate Reductase Gene Polymorphisms in Burkina Faso: Impact on Plasma Fasting Homocysteine and after Methionine Loading Test

SUMMARY In Burkina Faso the levels of plasma homocysteine (Hcy) are lower and the methionine loading tests suggest a more effective Hcy metabolism. The polymorphisms of methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) showed a relevant difference in the allele frequencies of T MTHFR-677 in young and in old subjects, while the allele frequency of C MTHFR-1298C was comparable in young and old subjects. The aim of this paper was to study the impact of the MTHFR polymorphisms on plasma fasting Hcy and after methionine loading in Burkina Faso. The young subjects with CC MTHFR-677 genotype had levels of Hcy significantly lower than CT and TT subjects. The level of Hcy in subjects who had AA, AC and CC MTHFR-1298 genotypes were comparable. The levels of Hcy after the methionine loading test were significantly higher in CT and TT MTHFR-677 genotype. These results suggest that the genetic situation in Burkina Faso is different from that of other Western countries and this guarantees the maintenance of lower plasma levels of Hcy in young and old Africans. The elevated levels of plasma Hcy in old subjects compared to young subjects, against the low prevalence of the T allele in elderly subjects is discussed. (Clin. Lab. 2007;53:XXX-XXX) KEY WORDS Burkina Faso, homocysteine, methionine loading test, MTHFR, C677T, A1298

EDA2R Is Associated with Androgenetic Alopecia

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Microsatellites and SNPs linkage analysis in a Sardinian genetic isolate confirms several essential hypertension loci previously identified in different populations

Background. A multiplicity of study designs such as gene candidate analysis, genome wide search (GWS) and, recently, whole genome association studies have been employed for the identification of the genetic components of essential hypertension (EH). Several genome-wide linkage studies of EH and blood pressure-related phenotypes demonstrate that there is no single locus with a major effect while several genomic regions likely to contain EH-susceptibility loci were validated by multiple studies. Methods. We carried out the clinical assessment of the entire adult population in a Sardinian village (Talana) and we analyzed 16 selected families with 62 hypertensive subjects out of 267 individuals. We carried out a double GWS using a set of 902 uniformly spaced microsatellites and a high-density SNPs map on the same group of families. Results. Three loci were identified by both microsatellites and SNP scans and the obtained linkage results showed a remarkable degree of similarity. These loci were identified on chromosome 2q24, 11q23.1–25 and 13q14.11–21.33. Further support to these findings is their broad description present in literature associated to EH or related phenotypes. Bioinformatic investigation of these loci shows several potential EH candidate genes, several of whom already associated to blood pressure regulation pathways. Conclusion. Our search for major susceptibility EH genetic factors evidences that EH in the genetic isolate of Talana is due to the contribution of several genes contained in loci identified and replicated by earlier findings in different human populations

High Differentiation among Eight Villages in a Secluded Area of Sardinia Revealed by Genome-Wide High Density SNPs Analysis

To better design association studies for complex traits in isolated populations it's important to understand how history and isolation moulded the genetic features of different communities. Population isolates should not “a priori” be considered homogeneous, even if the communities are not distant and part of a small region. We studied a particular area of Sardinia called Ogliastra, characterized by the presence of several distinct villages that display different history, immigration events and population size. Cultural and geographic isolation characterized the history of these communities. We determined LD parameters in 8 villages and defined population structure through high density SNPs (about 360 K) on 360 unrelated people (45 selected samples from each village). These isolates showed differences in LD values and LD map length. Five of these villages show high LD values probably due to their reduced population size and extreme isolation. High genetic differentiation among villages was detected. Moreover population structure analysis revealed a high correlation between genetic and geographic distances. Our study indicates that history, geography and biodemography have influenced the genetic features of Ogliastra communities producing differences in LD and population structure. All these data demonstrate that we can consider each village an isolate with specific characteristics. We suggest that, in order to optimize the study design of complex traits, a thorough characterization of genetic features is useful to identify the presence of sub-populations and stratification within genetic isolates

CDKL5 e sindrome di Rett: un approccio molecolare per la definizione di una correlazione genotipo/fenotipo.

La sindrome di Rett è una grave malattia del neurosviluppo legata al cromosoma X che colpisce principalmente individui di sesso femminile. Le bambine affette da sindrome di Rett subiscono uno sviluppo postnatale apparentemente normale fino all'età di 6-18 mesi, per poi manifestare un marcato declino neurologico con decorso molto variabile. Circa il 25% delle pazienti sono affette da forme atipiche che si discostano dalla forma classica o per il fatto di essere più blande con un iter meno devastante o per un fenotipo più “aggressivo” con insorgenza precoce che può portare anche a crisi epilettiche non trattabili farmacologicamente. La maggior parte dei casi di forma classica di Rett è causata da mutazioni nel gene MECP2, un repressore trascrizionale espresso maggiormente nel cervello che lega il DNA metilato e che causa la formazione di una struttura cromatinica compatta e trascrizionalmente inerte. Circa solo il 50% delle pazienti con varianti della sindrome di Rett però sono portatrici di mutazioni in questo gene. Per questa classe di fenotipi sono state descritte nel 2004 mutazioni a carico del gene CDKL5 codificante per una serin-treonina chinasi e nel 2008 altre a carico del gene FOXG1, un fattore trascrizionale. La ricerca scientifica ha quindi ampliato i propri obbiettivi al fine di comprendere se questi tre geni, apparentemente diversi fra loro, potessero essere accomunati da uno stesso pathway molecolare. A tutt'oggi però i risultati sono ancora scarsi e, a volte, contraddittori. Per quanto riguarda gli studi su CDKL5, un aspetto generalmente accettato risiede nel fatto che in tutti i casi l'attività catalitica di CDKL5 appare di estrema importanza. Con questa premessa, sarebbe quindi interessante osservare con quale modalità le mutazioni a carico di CDKL5 possano influire sulla sua funzione enzimatica. L'obbiettivo della mia ricerca è stato quello di analizzare otto mutazioni puntiformi (A40V, N71D, V132G, R178W, W195R, E203D, L220P e T288I) giacenti sul dominio catalitico di CDKL5. Queste mutazioni sono state riscontrate in pazienti con la variante Hanefeld. Per ogni mutazione è stata valutata la localizzazione cellulare e l'attività chinasica sul motivo TEY. Inoltre, grazie all'ausilio di strumenti bioinformatici, è stato creato un modello tridimensionale del dominio chinasico di CDKL5 ed è stato possibile predire l'influenza che ogni mutazione ha sulla struttura della proteina. L'analisi di localizzazione subcellulare ci ha permesso di concludere che in generale le mutazioni a carico del dominio catalitico non influenzano in maniera significativa la distribuzione di CDKL5 all'interno della cellula, a differenza delle mutazioni troncanti sulla coda carbossiterminale, precedentemente analizzate nel nostro laboratorio. Ciononostante per le mutazioni W195R e E203D si è osservato un accumulo della proteina nel compartimento citoplasmatico. E' stata inoltre osservata la perdita della tipica organizzazione in dots di CDKL5. Le analisi bioinformatiche collocano questi due residui nell' α-elica F del sottodominio IX del dominio chinasico della proteina. A quest'elica, comune alle MAP chinasi, era già stata precedentemente attribuita una cruciale importanza nell'orchestrazione dell'attività chinasica. E' quindi possibile che una sua precisa conformazione spaziale sia necessaria per una corretta interazione con le altre proteine e per una altrettanto corretta distribuzione della proteina all'interno della cellula. L'analisi dell'attività catalitica invece ha permesso di evidenziare che le mutazioni in esame possono portare a perdita totale di fosforilazione (A40V), a una sua diminuzione (V132G, R178W, W195R, E203D, L220P e T288I) oppure a nessun effetto evidente (N71D). Per questa mutazione perciò è stato proposto un saggio di stabilità che ha evidenziato un'emivita minore rispetto alla forma canonica, dando un'ulteriore prova di come i livelli di CDKL5 probabilmente debbano essere finemente regolati per una sua corretta funzionalità neuronale. Nell'ultimo periodo del mio dottorato ho avuto inoltre la possibilità di valutare un ipotetico ruolo di CDKL5 nella maturazione neuronale, in quanto è stata osservata la sua presenza a livello dei centrosomi in cellule proliferanti fissate in metafase. E' ormai assodato il ruolo del centrosoma nelle tre fasi della maturazione neuronale e perciò ho approfondito questo aspetto verificando la colocalizzazione di CDKL5 nel centrosoma anche in colture di neuroni corticali in via di maturazione. Questa scoperta non chiarisce con certezza quale sia lo specifico ruolo di CDKL5 in questo fenomeno ma offre sicuramente una nuova chiave di lettura per stabilire quale meccanismo neuronale venga a mancare nelle pazienti portatrici di difetti in questo gene

Distribution of Linkage Disequilibrium on chromosome 22.

<p>Average D' (A) and r² (B) coefficients plotted in 0.5 Megabases sliding windows (0.25 Mb overlap).</p

For each village we report resident population size, average village kinship values, number of samples and its average kinship values.

<p>For each village we report resident population size, average village kinship values, number of samples and its average kinship values.</p

Factor Correspondence Analysis comparing different individuals from different Ogliastra villages, performed with 5,192 SNPs.

<p>Each individual is represented by a circular shape, and the different 8 communities are marked with different colours. The two plots represented factor 1 and 2 and factor 1 and 3. (A1, A2) Analysis performed with 8 communities; (B1, B2) Analysis performed with 6 communities, without Talana and Urzulei.</p