Kahden uuden geenin tunnistaminen ihmisen neuronaalisten seroidilipofuskinoosien taustalla

The neuronal ceroid lipofuscinoses (NCLs) are a group of mostly autosomal recessively inherited neurodegenerative disorders. The aim of this thesis was to characterize the molecular genetic bases of these, previously genetically undetermined, NCL forms. Congenital NCL is the most aggressive form of NCLs. Previously, a mutation in the cathepsin D (CTSD) gene was shown to cause congenital NCL in sheep. Based on the close resemblance of the phenotypes between congenital NCLs in sheep and human, CTSD was considered as a potential candidate gene in humans as well. When screened for mutations by sequencing, a homozygous nucleotide duplication creating a premature stop codon was identified in CTSD in one family with congenital NCL. While in vitro the overexpressed truncated mutant protein was stable although inactive, the absence of CTSD staining in brain tissue samples of patients indicated degradation of the mutant CTSD in vivo. A lack of CTSD staining was detected also in another, unrelated family with congenital NCL. These results imply that CTSD deficiency underlies congenital NCL. While initially Turkish vLINCL was considered a distinct genetic entity (CLN7), mutations in the CLN8 gene were later reported to account for the disease in a subset of Turkish patients with vLINCL. To further dissect the genetic basis of the disease, all known NCL genes were screened for homozygosity by haplotype analysis of microsatellite markers and/or sequenced in 13 mainly consanguineous, Turkish vLINCL families. Two novel, family-specific homozygous mutations were identified in the CLN6 gene. In the remaining families, all known NCL loci were excluded. To identify novel gene(s) underlying vLINCL, a genomewide single nucleotide polymorphism scan, homozygosity mapping, and positional candidate gene sequencing were performed in ten of these families. On chromosome 4q28.1-q28.2, a novel major facilitator superfamily domain containing 8 (MFSD8) gene with six family-specific homozygous mutations in vLINCL patients was identified. MFSD8 transcript was shown to be ubiquitously expressed with a complex pattern of alternative splicing. Our results suggest that MFSD8 is a novel lysosomal integral membrane protein which, as a member of the major facilitator superfamily, is predicted to function as a transporter. Identification of MFSD8 emphasizes the genetic heterogeneity of Turkish vLINCL. In families where no MFSD8 mutations were detected, additional NCL-causing genes remain to be identified. The identification of CTSD and MFSD8 increases the number of known human NCL-causing genes to eight, and is an important step towards the complete understanding of the genetic spectrum underlying NCLs. In addition, it is a starting point for dissecting the molecular mechanisms behind the associated NCLs and contributes to the challenging task of understanding the molecular pathology underlying the group of NCL disorders.Neuronaaliset seroidilipofuskinoosit (NCL-taudit) ovat ryhmä pääasiassa peittyvästi periytyviä, keskushermostoa rappeuttavia sairauksia. Niiden oireisiin kuuluvat yleensä epilepsiakohtaukset, henkinen ja motorinen taantuminen, näön heikkeneminen sekä ennenaikainen kuolema. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli luonnehtia kahden, aiemmin geneettisesti määrittelemättömän NCL-muodon molekyyligeneettistä taustaa. NCL-taudeista vakavin on synnynnäinen NCL. Tauti havaitaan vastasyntyneillä, ja se johtaa potilaiden kuolemaan muutaman päivän tai viikon kuluessa. Lampaalla vastaavan taudin on todettu johtuvan katepsiini D (CTSD) -geenin mutaatiosta, joten tutkimme geenin osuutta taudin syntyyn myös ihmisellä. Tunnistimme homotsygoottisen, ennenaikaisen lopetuskodonin syntymiseen johtavan mutaation CTSD-geenissä pakistanilaisella perheellä. Osoitimme soluviljelmässä ylituotetun, virheellisen proteiinin olevan vailla entsyymiaktiivisuutta. Potilaiden aivonäytteistä proteiini puuttui kokonaan, mikä viittasi virheellisen geenituotteen hajottamiseen. Tunnistimme CTSD-puutoksen myös toisella perheellä. Nämä tulokset osoittavat CTSD-puutoksen olevan synnynnäisen NCL-taudin taustalla. Turkkilaisessa väestössä esiintyvän myöhäisen lapsuusiän NCL-muodon (vLINCL) ajateltiin alun perin olevan oma geneettinen tautikokonaisuutensa (CLN7). Osalla turkkilaisista vLINCL-potilaista taudin on kuitenkin todettu johtuvan CLN8-geenin virheistä. Tutkimme kaikkien tunnettujen NCL-geenien osuutta taudin syntyyn 13 vLINCL-perheessä. Tunnistimme kaksi uutta, perhekohtaista homotsygoottista mutaatiota CLN6-geenissä. Muissa perheissä kaikki tunnetut NCL-geenit pystyttiin poissulkemaan sairauden taustalta. Löytääksemme näiden perheiden sairauden taustalla olevan geenin, jatkoimme tutkimusta genominlaajuisen kartoituksen avulla. Tunnistimme aiemmin tuntemattomassa major facilitator superfamily domain containing 8 (MFSD8) -geenissä homotsygoottiset mutaatiot kuudella perheellä. Tutkimuksemme osoittavat, että major facilitator superfamily perheeseen kuuluva MFSD8 on todennäköisimmin 12 kertaa kalvon läpäisevä lysosomiin paikantuva kuljettajaproteiini, jonka tarkempaa toimintaa ei vielä tunneta. Perheillä, joilla MFSD8-geenissä ei havaittu mutaatioita, sairauden taustalla on vielä tunnistamattomia geenejä. CTSD- ja MFSD8-geenien tunnistaminen kasvattaa ihmisen tunnettujen NCL-geenien määrän kahdeksaan, mikä on tärkeä askel kohti NCL-tautien geneettisen taustan parempaa tuntemusta. Tutkimustulos mahdollistaa molekyyligenettisen diagnostiikan ja sikiödiagnostiikan perheissä, joissa näitä tauteja esiintyy. Lisäksi se luo perustan näiden NCL-muotojen tautimekanismien tutkimukselle ja edistää koko NCL-tautiryhmän molekyylipatologian ymmärtämystä

Kuluttajakansalaisen vapaus ja suotuisa käytös suomalaisessa hyvinvointivaltiossa

Tutkielman tehtävänä on ollut tutkia kuluttajakansalaisen vapautta ja suotuisaa käytöstä suomalaisessa hyvinvointiyhteiskunnassa. Vapautta on tarkasteltu lähinnä yhteiskunnallisesta näkökulmasta. Lähdemateriaalina ovat olleet Perusoikeudet, Vanhasen hallitusohjelma sekä Kuluttajapoliittinen ohjelma. Tutkimuskysymyksiä oli kolme: 1) Minkälainen ihmiskäsitys on muotoiltavissa lähdeaineistosta? 2) Mistä muodostuu kuluttajakansalaisen tosiasiallinen vapaus markkinoilla, sekä miten talouskasvu ja sen tukeminen vaikuttavat tämän vapauden toteutumiseen? 3) Minkälaisia suotuisan kulutuskäyttäytymisen ideoita kuluttajakansalaiselle lähteissä asetetaan kestävän talouskasvun ja tosiasiallisen vapauden tukemiseksi? Lähteistä hahmottui talouselämän ja toimivien markkinoiden tärkeys suomalaisessa yhteiskunnassa, kuluttajakansalaisen aktiivinen ja vastuullinen rooli yhteiskunnassa sekä perusarvojemme heijastuminen myös markkinoille. Kuluttajakansalaisen vastuullisuus liittyi sekä vastuuseen omasta hyvinvoinnista että kestävästä kehityksestä. Talouselämälähtöisyys korostui kuitenkin lähteissä ihmislähtöisyyden kustannuksella. Syntyi vaikutelma, että kuluttajakansalaisina olemme ensisijaisesti systeemin osia, rationaalisesti ja vastuullisesti toimivia objekteja, joilla on materialistiset arvot. Kuluttajakansalaisen tosiasiallisen vapauden kannalta tärkeiksi oikeuksiksi osoittautuivat tässä tutkimuksessa Perusoikeuksien omaisuudensuoja (15§), valinnan vapauteen liittyvä oikeus elämään sekä henkilökohtaiseen vapauteen ja koskemattomuuteen (7§) sekä kuluttajalle rahallisia resursseja ja peruspalveluita turvaavat oikeudet, joita ovat oikeus työhön ja elinkeinovapaus (18§), oikeus sosiaaliturvaan (19§) ja sivistykselliset oikeudet (16§). Talouskasvu kerrannaisvaikutuksineen osoitettiin olevan keskeinen resurssi tosiasiallisen vapauden turvaamiseksi, mutta myös asia, jonka edistämisellä julkisin toimenpitein on negatiivisia vaikutuksia tosiasialliseen vapauteen. Tutkielmassa osoitettiin kuluttajien olevan keskeinen tosiasiallisen vapauden ja oikeudenmukaisuuden resurssi talouskasvun tukemisen ja oikeanlaisten kulutusvalintojen kautta. Kuluttajakansalaisen suotuisa ostokäyttäytyminen kiteytettiin tutkielmassa seuraavasti: yksityisiin tuotteisiin ja palveluihin kohdistuva runsas kulutushalu, julkisiin palveluihin kohdistuva niukka kulutustarve sekä kyky ja halu tehdä kestävän talouskasvun ja tosiasiallisen vapauden kannalta suotuisia kulutusvalintoja. Toimiessaan tällä tavoin kuluttajakansalaisen todettiin toteuttavan laajaa perusoikeusnäkemystä, jonka mukaan perusoikeuksista huolehtiminen kuuluu kaikille yhteiskunnan jäsenille. Johtopäätöksenä todettiin, että toive kuluttajakansalaisesta, joka tekee vastuullisia päätöksiä koko yhteiskunnan hyvinvoinnin turvaamiseksi, on hyvin perusteltavissa. Oikeanlaisen kulutuskäyttäytymisen ansiosta talous saadaan toimimaan hyvinvointia ja tosiasiallista vapautta edistävällä tavalla. Yhteiskunnan taholta tapahtuvaa kuluttamiseen kannustamista taas voidaan perustella yhteisellä hyvällä. Koska hyvinvointiyhteiskuntamme ylläpitäminen perustuu vahvaan talouskasvuun, on ilmeisenä vaarana kuitenkin se, että talous ja teknologian kehitys muuttuvat hyvinvointiyhteiskunnan välineistä itseisarvoksi. Samalla saatetaan unohtaa, että talouskasvuun liittyvä yksityisen kulutuksen lisääntyminen ei välttämättä enää lisää ihmisten hyvinvointia. Siksi yhteiskunnassamme tulisikin edistää myös sellaisten sosiaalisten innovaatioiden syntyä, jotka muuttavat elämäntapaamme suuntaan, jossa hyvinvoinnin tuottaminen ei ole niin sidoksissa hyödykkeisiin. Tällaisten innovaatioiden myötä saattaisi ihmisten tosiasiallinen vapaus yhteiskunnassa hyvinkin kasvaa

Roadmap for Societal Engagement for Higher Education Institutions

Publicación derivada del siguiente Proyecto Europeo: Higher Education Institution for Societal Engagement. HEISE. http://www.mapsi.eu/heise/Higher education institutions (HEIs) play a key role in educating young people to understand the underlying values in societies and cultures, which create crucial abilities to foster social integration. To succeed in this, the teachers and students of HEIs need novel ways to increase intercultural understanding and social inclusion. Hence, in the project we aim to create a comprehensive educational model grounded in experiential and challenge based learning to increase the higher education institutions’ societal engagement (HEISE).This study was co-funded by the Erasmus+ programme of the European Union within the Strategic Partnership for Higher Education (grant no. 2016-1-EE01-KA203-017334; HEISE project)

A One Base Pair Deletion in the Canine ATP13A2 Gene Causes Exon Skipping and Late-Onset Neuronal Ceroid Lipofuscinosis in the Tibetan Terrier

Neuronal ceroid lipofuscinosis (NCL) is a progressive neurodegenerative disease characterized by brain and retinal atrophy and the intracellular accumulation of autofluorescent lysosomal storage bodies resembling lipofuscin in neurons and other cells. Tibetan terriers show a late-onset lethal form of NCL manifesting first visible signs at 5–7 years of age. Genome-wide association analyses for 12 Tibetan-terrier-NCL-cases and 7 Tibetan-terrier controls using the 127K canine Affymetrix SNP chip and mixed model analysis mapped NCL to dog chromosome (CFA) 2 at 83.71–84.72 Mb. Multipoint linkage and association analyses in 376 Tibetan terriers confirmed this genomic region on CFA2. A mutation analysis for 14 positional candidate genes in two NCL-cases and one control revealed a strongly associated single nucleotide polymorphism (SNP) in the MAPK PM20/PM21 gene and a perfectly with NCL associated single base pair deletion (c.1620delG) within exon 16 of the ATP13A2 gene. The c.1620delG mutation in ATP13A2 causes skipping of exon 16 presumably due to a broken exonic splicing enhancer motif. As a result of this mutation, ATP13A2 lacks 69 amino acids. All known 24 NCL cases were homozygous for this deletion and all obligate 35 NCL-carriers were heterozygous. In a sample of 144 dogs from eleven other breeds, the c.1620delG mutation could not be found. Knowledge of the causative mutation for late-onset NCL in Tibetan terrier allows genetic testing of these dogs to avoid matings of carrier animals. ATP13A2 mutations have been described in familial Parkinson syndrome (PARK9). Tibetan terriers with these mutations provide a valuable model for a PARK9-linked disease and possibly for manganese toxicity in synucleinopathies

Incidence rates of progressive childhood encephalopathy in Oslo, Norway: a population based study

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Progressive encephalopathy (PE) in children is a heterogeneous group of diseases mainly composed of metabolic diseases, but it consists also of neurodegenerative disorders where neither metabolic nor other causes are found. We wanted to estimate the incidence rate and aetiology of PE, as well as the age of onset of the disease.</p> <p>Methods</p> <p>We included PE cases born between 1985 and 2003, living in Oslo, and registered the number presenting annually between 1985 and 2004. Person-years at risk between 0 and 15 years were based on the number of live births during the observation period which was divided into four 5-year intervals. We calculated incidence rates according to age at onset which was classified as neonatal (0–4 weeks), infantile (1–12 months), late infantile (1–5 years), and juvenile (6–12 years).</p> <p>Results</p> <p>We found 84 PE cases representing 28 diagnoses among 1,305,997 person years, giving an incidence rate of 6.43 per 100,000 person years. The age-specific incidence rates per 100,000 were: 79.89 (<1 year), 8.64 (1–2 years), 1.90 (2–5 years), and 0.65 (>5 years). 66% (55/84) of the cases were metabolic, 32% (27/54) were neurodegenerative, and 2% (2/84) had HIV encephalopathy. 71% (60/84) of the cases presented at < 1 year, 24% (20/84) were late infantile presentations, and 5% (4/84) were juvenile presentations. Neonatal onset was more common in the metabolic (46%) (25/55) compared to the neurodegenerative group (7%) (2/27). 20% (17/84) of all cases were classified as unspecified neurodegenerative disease.</p> <p>Conclusion</p> <p>The overall incidence rate of PE was 6.43 per 100,000 person years. There was a strong reduction in incidence rates with increasing age. Two-thirds of the cases were metabolic, of which almost half presented in the neonatal period.</p

The yeast Batten disease orthologue Btn1 controls endosome–Golgi retrograde transport via SNARE assembly

Btn1 controls endosome–Golgi retrograde sorting by regulating SNARE phosphorylation and assembly

The propeptide of yeast cathepsin D inhibits programmed necrosis

The lysosomal endoprotease cathepsin D (CatD) is an essential player in general protein turnover and specific peptide processing. CatD-deficiency is associated with neurodegenerative diseases, whereas elevated CatD levels correlate with tumor malignancy and cancer cell survival. Here, we show that the CatD ortholog of the budding yeast Saccharomyces cerevisiae (Pep4p) harbors a dual cytoprotective function, composed of an anti-apoptotic part, conferred by its proteolytic capacity, and an anti-necrotic part, which resides in the protein's proteolytically inactive propeptide. Thus, deletion of PEP4 resulted in both apoptotic and necrotic cell death during chronological aging. Conversely, prolonged overexpression of Pep4p extended chronological lifespan specifically through the protein's anti-necrotic function. This function, which triggered histone hypoacetylation, was dependent on polyamine biosynthesis and was exerted via enhanced intracellular levels of putrescine, spermidine and its precursor S-adenosyl-methionine. Altogether, these data discriminate two pro-survival functions of yeast CatD and provide first insight into the physiological regulation of programmed necrosis in yeast

Distinct Early Molecular Responses to Mutations Causing vLINCL and JNCL Presage ATP Synthase Subunit C Accumulation in Cerebellar Cells

Variant late-infantile neuronal ceroid lipofuscinosis (vLINCL), caused by CLN6 mutation, and juvenile neuronal ceroid lipofuscinosis (JNCL), caused by CLN3 mutation, share clinical and pathological features, including lysosomal accumulation of mitochondrial ATP synthase subunit c, but the unrelated CLN6 and CLN3 genes may initiate disease via similar or distinct cellular processes. To gain insight into the NCL pathways, we established murine wild-type and CbCln6nclf/nclf cerebellar cells and compared them to wild-type and CbCln3Δex7/8/Δex7/8 cerebellar cells. CbCln6nclf/nclf cells and CbCln3Δex7/8/Δex7/8 cells both displayed abnormally elongated mitochondria and reduced cellular ATP levels and, as cells aged to confluence, exhibited accumulation of subunit c protein in Lamp 1-positive organelles. However, at sub-confluence, endoplasmic reticulum PDI immunostain was decreased only in CbCln6nclf/nclf cells, while fluid-phase endocytosis and LysoTracker® labeled vesicles were decreased in both CbCln6nclf/nclf and CbCln3Δex7/8/Δex7/8 cells, though only the latter cells exhibited abnormal vesicle subcellular distribution. Furthermore, unbiased gene expression analyses revealed only partial overlap in the cerebellar cell genes and pathways that were altered by the Cln3Δex7/8 and Cln6nclf mutations. Thus, these data support the hypothesis that CLN6 and CLN3 mutations trigger distinct processes that converge on a shared pathway, which is responsible for proper subunit c protein turnover and neuronal cell survival

ZNHIT3 is defective in PEHO syndrome, a severe encephalopathy with cerebellar granule neuron loss

Progressive encephalopathy with oedema, hypsarrhythmia, and optic atrophy (PEHO) syndrome is an early childhood onset, severe autosomal recessive encephalopathy characterized by extreme cerebellar atrophy due to almost total granule neuron loss. By combining homozygosity mapping in Finnish families with Sanger sequencing of positional candidate genes and with exome sequencing a homozygous missense substitution of leucine for serine at codon 31 in ZNHIT3 was identified as the primary cause of PEHO syndrome. ZNHIT3 encodes a nuclear zinc finger protein previously implicated in transcriptional regulation and in small nucleolar ribonucleoprotein particle assembly and thus possibly to pre-ribosomal RNA processing. The identified mutation affects a highly conserved amino acid residue in the zinc finger domain of ZNHIT3. Both knockdown and genome editing of znhit3 in zebrafish embryos recapitulate the patients' cerebellar defects, microcephaly and oedema. These phenotypes are rescued by wild-type, but not mutant human ZNHIT3 mRNA, suggesting that the patient missense substitution causes disease through a loss-of-function mechanism. Transfection of cell lines with ZNHIT3 expression vectors showed that the PEHO syndrome mutant protein is unstable. Immunohistochemical analysis of mouse cerebellar tissue demonstrated ZNHIT3 to be expressed in proliferating granule cell precursors, in proliferating and post-mitotic granule cells, and in Purkinje cells. Knockdown of Znhit3 in cultured mouse granule neurons and ex vivo cerebellar slices indicate that ZNHIT3 is indispensable for granule neuron survival and migration, consistent with the zebrafish findings and patient neuropathology. These results suggest that loss-of-function of a nuclear regulator protein underlies PEHO syndrome and imply that establishment of its spatiotemporal interaction targets will be the basis for developing therapeutic approaches and for improved understanding of cerebellar development.Peer reviewe

Neurolysosomal pathology in human prosaposin deficiency suggests essential neurotrophic function of prosaposin

A neuropathologic study of three cases of prosaposin (pSap) deficiency (ages at death 27, 89 and 119 days), carried out in the standard autopsy tissues, revealed a neurolysosomal pathology different from that in the non-neuronal cells. Non-neuronal storage is represented by massive lysosomal accumulation of glycosphingolipids (glucosyl-, galactosyl-, lactosyl-, globotriaosylceramides, sulphatide, and ceramide). The lysosomes in the central and peripheral neurons were distended by pleomorphic non-lipid aggregates lacking specific staining and autofluorescence. Lipid storage was borderline in case 1, and at a low level in the other cases. Neurolysosomal storage was associated with massive ubiquitination, which was absent in the non-neuronal cells and which did not display any immunohistochemical aggresomal properties. Confocal microscopy and cross-correlation function analyses revealed a positive correlation between the ubiquitin signal and the late endosomal/lysosomal markers. We suppose that the neuropathology most probably reflects excessive influx of non-lipid material (either in bulk or as individual molecules) into the neurolysosomes. The cortical neurons appeared to be uniquely vulnerable to pSap deficiency. Whereas in case 1 they populated the cortex, in cases 2 and 3 they had been replaced by dense populations of both phagocytic microglia and astrocytes. We suggest that this massive neuronal loss reflects a cortical neuronal survival crisis precipitated by the lack of pSap. The results of our study may extend the knowledge of the neurotrophic function of pSap, which should be considered essential for the survival and maintenance of human cortical neurons