Genetic analysis of the pseudoexfoliation syndrome

PURPOSE:The aim of this study was to determine the possible association of rs1048661 and rs3825942 single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the lysyl oxidase-like 1 (LOXL1) gene of cataract patients from southwestern Greece with pseudoexfoliation (PEX) syndrome.PATIENTS AND METHODS:Ninety-three patients with PEX syndrome and 74 without PEX syndrome were recruited with the principal diagnosis being cataract. LOXL1 SNPs, rs1048661 and rs3825942, were genotyped by using polymerase chain reaction.RESULTS:The G allele of rs1048661 was found in 96.7% in the PEX group as compared to 80.5% of non-PEX alleles (P=19×10(-4); Odds ratio [OR] =5.37; 95% confidence interval [CI] =1.68-17.12). Similarly, the G allele of rs3825942 was found in 72.1% of the PEX group as compared to 41.8% of non-PEX alleles (P=4×10(-5); OR =3.78; 95% CI =1.98-7.23). The T and A allele frequencies of rs1048661 and rs3825942, respectively, were underrepresented in the PEX group patients as compared to non-PEX group.CONCLUSION:Our data confirm previously reported association between LOXL1 polymorphisms and PEX syndrome in a southwestern Greek population. A significant association was found for the G allele of rs1048661 and rs3825942 demonstrating that the GG haplotype is a high-risk factor for the development of PEX syndrome.Το σύνδρομο της ψευδοαποφολίδωσης εμφανίζεται με την αύξηση της ηλικίας και αποτελεί μια διαταραχή του εξωκυττάριου χώρου, που προέρχεται από την παραγωγή και συνεχή συσσώρευση ινιδιακού εξωκυττάριου υλικού σε πολλούς οπτικούς ιστούς. Η συχνότητα του συνδρόμου αυξάνεται με την η¬λικία, ενώ η γεωγραφική του εξάπλωση φαίνεται να είναι παγκόσμια, σύμφωνα με τα μέχρι τώρα δεδομένα. Άλλες ασθένειες με τις οποίες μπορεί να συνδέεται το σύνδρομο της ψευδοαποφολίδωσης είναι υπό έρευνα στις μέρες μας. Η πιο συχνή διάγνωση του συνδρόμου γίνεται βάσει συσσωρευμάτων λευκής ουσίας στην εμπρόσθια επιφάνεια του φακού του οφθαλμού και η κλασική διάταξή της είναι τρεις διακριτές ζώνες που αποτελούνται από έναν κεντρικό δίσκο, μια ενδιάμεση καθαρή ζώνη στην ίριδα και μια κοκκιώδη περιφερειακή ζώνη.Το υλικό που συσσωρεύεται είναι ουσιαστικά ένα μίγμα γλυκοπρωτεϊνών και πρωτεογλυκανών με επίτοπους για τη βασική μεμβράνη και το σύστημα των ελαστικών ινών, όπως της ελαστίνης, της τροποελαστίνης ή της βιτρονεκτίνης, αλλά και μικροϊνιδιακά συστατικά όπως τη φιμπριλίνη-1 και τους παράγοντες LTBP1 και LTBP2 (latent transforming growth factor beta binding proteins). Ένας ασθενής με XFS έχει 5 έως 10 φορές μεγαλύτερη πιθανότητα να παρουσιάσει γλαύκωμα στο μέλλον από κάποιον που δεν παρουσιάζει το σύνδρομο. Το ένα τέταρτο των ασθενών έχουν αυξημένη ενδοφακική πίεση (ΙΟΡ) και αυτή ίσως είναι η σημαντικότερη αιτία για την εξέλιξη σε γλαύκωμα. Υλικό ψευδοαποφωλίδωσης, ωστόσο, έχει βρεθεί και σε άλλα όργανα του σώματος, όπως η καρδιά, οι πνεύμονες, το ήπαρ, οι μήνιγγες της παρεγκεφαλίδας και άλλα, κάτι που συνδέει το σύνδρομο με άλλες συστημικές ασθένειες, όπως διάφορα είδη καρδιοπάθειας αλλά ακόμα και τη νόσο του Alzheimer ή την έλλειψη ακοής. Το σύνδρομο της ψευδοαποφολίδωσης έχει κληρονομικά χαρακτηριστικά σε άτομα της ίδιας οικογένειας. Ένας επιβεβαιωμένος γενετικός παράγοντας που επηρεάζει τη δημιουργία και κληρονόμηση του συνδρόμου είναι τρεις πολυμορφισμοί απλού νουκλεοτιδίου (Single Nucelotide Polymorphism, SNP), δύο εκ των οποίων εντοπίζονται στο πρώτο εξώνιο του γονιδίου loxl1 (lysyl oxidase-like 1) κι ο τρίτος στο πρώτο εσώνιο του ίδιου γονιδίου, που βρίσκεται στη θέση q24.1 του ανθρώπινου χρωμοσώματος 15.Συμπερασματικά, στη δική μας μελέτη βρέθηκαν στατιστικώς σημαντικοί συσχετισμοί μεταξύ των δύο κωδικοποιήσιμων πολυμορφισμών rs1048661 και rs3825942 με το σύνδρομο της ψευδοαποφολίδωσης σε πληθυσμό της Νοτιοδυτικής Ελλάδας, αποτέλεσμα που συμφωνεί με τη συντριπτική πλειοψηφία αντίστοιχων μελετών σε άλλους πληθυσμούς όπως Ισλανδούς, Σουηδούς, Αμερικανούς, Αυστραλούς, Γερμανούς, Ιταλούς και Φιλανδούς. Παρ’ όλα αυτά, όπως συζητήθηκε και παραπάνω, οι δύο αυτοί πολυμορφισμοί δε φαίνεται να είναι ικανοί για τον καθορισμό ή την πρόβλεψη της ανάπτυξης ή όχι του ψευδοαποφολιδωτιού συνδρόμου. Αυτό φαίνεται να είναι πολυπλοκότερο ζήτημα και χρειάζεται να λάβουμε υπόψη και άλλους πολυμορφισμούς στο ίδιο (loxl-1) ή σε άλλα γονίδια (clusterin, CNTNAP2), περιβαλλοντικούς παράγοντες (ακτινοβολίες, οξειδωτικό stress) ή χρόνιες μολύνσεις. Η πλήρης κατανόηση του συνδρόμου της ψευδοαποφολίδωσης απαιτεί τη σύζευξη των γνώσεων που έχουμε αποκτήσει για τους παραπάνω παράγοντες που επηρεάζουν τον φαινότυπο του συνδρόμου και την ανακάλυψη του μοτίβου που όχι μόνο δημιουργεί το σύνδρομο (PEX syndrome ή XFS) αλλά και σε πολλές περιπτώσεις προωθεί και το ψευδοαποφολιδωτικό γλαύκωμα (XFG)

Noncanonical function of folate through folate receptor 1 during neural tube formation.

Folate supplementation reduces the occurrence of neural tube defects (NTDs), birth defects consisting in the failure of the neural tube to form and close. The mechanisms underlying NTDs and their prevention by folate remain unclear. Here we show that folate receptor 1 (FOLR1) is necessary for the formation of neural tube-like structures in human-cell derived neural organoids. FOLR1 knockdown in neural organoids and in Xenopus laevis embryos leads to NTDs that are rescued by pteroate, a folate precursor that is unable to participate in metabolism. We demonstrate that FOLR1 interacts with and opposes the function of CD2-associated protein, molecule essential for apical endocytosis and turnover of C-cadherin in neural plate cells. In addition, folates increase Ca2+ transient frequency, suggesting that folate and FOLR1 signal intracellularly to regulate neural plate folding. This study identifies a mechanism of action of folate distinct from its vitamin function during neural tube formation

Calcium dynamics at the neural cell primary cilium regulate Hedgehog signaling-dependent neurogenesis in the embryonic neural tube.

The balance between neural stem cell proliferation and neuronal differentiation is paramount for the appropriate development of the nervous system. Sonic hedgehog (Shh) is known to sequentially promote cell proliferation and specification of neuronal phenotypes, but the signaling mechanisms responsible for the developmental switch from mitogenic to neurogenic have remained unclear. Here, we show that Shh enhances Ca2+ activity at the neural cell primary cilium of developing Xenopus laevis embryos through Ca2+ influx via transient receptor potential cation channel subfamily C member 3 (TRPC3) and release from intracellular stores in a developmental stage-dependent manner. This ciliary Ca2+ activity in turn antagonizes canonical, proliferative Shh signaling in neural stem cells by down-regulating Sox2 expression and up-regulating expression of neurogenic genes, enabling neuronal differentiation. These discoveries indicate that the Shh-Ca2+-dependent switch in neural cell ciliary signaling triggers the switch in Shh action from canonical-mitogenic to neurogenic. The molecular mechanisms identified in this neurogenic signaling axis are potential targets for the treatment of brain tumors and neurodevelopmental disorders

Noncanonical function of folate through folate receptor 1 during neural tube formation

Abstract Folate supplementation reduces the occurrence of neural tube defects (NTDs), birth defects consisting in the failure of the neural tube to form and close. The mechanisms underlying NTDs and their prevention by folate remain unclear. Here we show that folate receptor 1 (FOLR1) is necessary for the formation of neural tube-like structures in human-cell derived neural organoids. FOLR1 knockdown in neural organoids and in Xenopus laevis embryos leads to NTDs that are rescued by pteroate, a folate precursor that is unable to participate in metabolism. We demonstrate that FOLR1 interacts with and opposes the function of CD2-associated protein, molecule essential for apical endocytosis and turnover of C-cadherin in neural plate cells. In addition, folates increase Ca2+ transient frequency, suggesting that folate and FOLR1 signal intracellularly to regulate neural plate folding. This study identifies a mechanism of action of folate distinct from its vitamin function during neural tube formation

Beyond autophagy: a novel role for autism-linked Wdfy3 in brain mitophagy.

WD repeat and FYVE domain-containing 3 (WDFY3; also known as Autophagy-Linked FYVE or Alfy) is an identified intellectual disability, developmental delay and autism risk gene. This gene encodes for a scaffolding protein that is expressed in both the developing and adult central nervous system and required for autophagy and aggrephagy with yet unexplored roles in mitophagy. Given that mitochondrial trafficking, dynamics and remodeling have key roles in synaptic plasticity, we tested the role of Wdfy3 on brain bioenergetics by using Wdfy3+/lacZ mice, the only known Wdfy3 mutant animal model with overt neurodevelopmental anomalies that survive to adulthood. We found that Wdfy3 is required for sustaining brain bioenergetics and morphology via mitophagy. Decreased mitochondrial quality control by conventional mitophagy was partly compensated for by the increased formation of mitochondria-derived vesicles (MDV) targeted to lysosomal degradation (micromitophagy). These observations, extended through proteomic analysis of mitochondria-enriched cortical fractions, showed significant enrichment for pathways associated with mitophagy, mitochondrial transport and axon guidance via semaphorin, Robo, L1cam and Eph-ephrin signaling. Collectively, our findings support a critical role for Wdfy3 in mitochondrial homeostasis with implications for neuron differentiation, neurodevelopment and age-dependent neurodegeneration

Beyond autophagy: a novel role for autism-linked Wdfy3 in brain mitophagy

WD repeat and FYVE domain-containing 3 (WDFY3; also known as Autophagy-Linked FYVE or Alfy) is an identified intellectual disability, developmental delay and autism risk gene. This gene encodes for a scaffolding protein that is expressed in both the developing and adult central nervous system and required for autophagy and aggrephagy with yet unexplored roles in mitophagy. Given that mitochondrial trafficking, dynamics and remodeling have key roles in synaptic plasticity, we tested the role of Wdfy3 on brain bioenergetics by using Wdfy3+/lacZ mice, the only known Wdfy3 mutant animal model with overt neurodevelopmental anomalies that survive to adulthood. We found that Wdfy3 is required for sustaining brain bioenergetics and morphology via mitophagy. Decreased mitochondrial quality control by conventional mitophagy was partly compensated for by the increased formation of mitochondria-derived vesicles (MDV) targeted to lysosomal degradation (micromitophagy). These observations, extended through proteomic analysis of mitochondria-enriched cortical fractions, showed significant enrichment for pathways associated with mitophagy, mitochondrial transport and axon guidance via semaphorin, Robo, L1cam and Eph-ephrin signaling. Collectively, our findings support a critical role for Wdfy3 in mitochondrial homeostasis with implications for neuron differentiation, neurodevelopment and age-dependent neurodegeneration