Pathomechanisms of a CLCN1 Mutation Found in a Russian Family Suffering From Becker's Myotonia

Objective: Myotonia congenita (MC) is a rare muscle disease characterized by sarcolemma over-excitability inducing skeletal muscle stiffness. It can be inherited either as an autosomal dominant (Thomsen's disease) or an autosomal recessive (Becker's disease) trait. Both types are caused by loss-of-function mutations in the CLCN1 gene, encoding for ClC-1 chloride channel. We found a ClC-1 mutation, p.G411C, identified in Russian patients who suffered from a severe form of Becker's disease. The purpose of this study was to provide a solid correlation between G411C dysfunction and clinical symptoms in the affected patient. Methods: We provide clinical and genetic information of the proband kindred. Functional studies include patch-clamp electrophysiology, biotinylation assay, western blot analysis, and confocal imaging of G411C and wild-type ClC-1 channels expressed in HEK293T cells. Results: The G411C mutation dramatically abolished chloride currents in transfected HEK cells. Biochemical experiments revealed that the majority of G411C mutant channels did not reach the plasma membrane but remained trapped in the cytoplasm. Treatment with the proteasome inhibitor MG132 reduced the degradation rate of G411C mutant channels, leading to their expression at the plasma membrane. However, despite an increase in cell surface expression, no significant chloride current was recorded in the G411C-transfected cell treated with MG132, suggesting that this mutation produces non-functional ClC-1 chloride channels. Conclusion: These results suggest that the molecular pathophysiology of G411C is linked to a reduced plasma membrane expression and biophysical dysfunction of mutant channels, likely due to a misfolding defect. Chloride current abolition confirms that the mutation is responsible for the clinical phenotype

Проксимальная спинальная мышечная атрофия типов I–IV: особенности молекулярно-генетической диагностики

Proximal spinal muscular atrophy (SMA) types I-IV is the most common autosomal recessive neuromuscular disease caused by mutations in the SMN1 gene encoding the survival motor neuron protein. It is characterized by progressive muscle weakness due to injury of the motor neurons of the anterior horns of the spinal cord. The classification of the disease is based on the time of its onset, severity, and survival. The detection of the major mutation of exon 7 and/or 8 deletion in the SMN1 gene is a qualitative reliable and sensitive diagnostic test. The SMN1 gene has the almost complete homolog SMN2 gene, which hampers the analysis of heterozygous carriage of the disease. So the determination of the carriage status is based on the quantitative analysis of the number of SMN1 gene copies. The paper covers problems and new possibilities in themolecular genetic diagnosis of proximal SMA.Проксимальная спинальная мышечная атрофия (СМА) типов I–IV – наиболее частое аутосомно-рецессивное нейромышечное заболевание, вызываемое мутациями в гене SMN1, кодирующем белок выживаемости мотонейронов. Характеризуется прогрессирующей мышечной слабостью вследствие поражения двигательных нейронов передних рогов спинного мозга. Классификация заболевания основана на времени его начала, тяжести течения и продолжительности жизни. Выявление мажорной мутации делеции экзонов 7 и/или 8 гена SMN1 является качественным, надежным и чувствительным диагностическим тестом. Ген SMN1 имеет почти полный гомолог – ген SMN2, что затрудняет анализ гетерозиготного носительства заболевания. Поэтому определение статуса носителя основано на количественном анализе числа копий гена SMN1. В работе освещаются проблемы и новые возможности в молекулярно-генетической диагностике проксимальной СМА

Differential diagnosis of myopathy and multiple epiphysal dysplasia caused by mutations in the <i>COMP</i> gene in children

Background. Multiple epiphysal dysplasia (MED) type 1 (OMIM: 132400) is one of 7 genetic variants of this group of skeletal dysplasias described to date. The disease is caused by mutations in the COMP gene located on chromosome 19p13.1. The presence of muscle hypotonia and ligamentous laxity, as well as a moderate increase in the level of creatinephosphokinase activity, can lead to misdiagnosis of myopathy.Objective: to analyze the clinical and genetic characteristics of type 1 MED caused by mutations in the COMP gene in a series of Russian patients. Differential diagnosis was focused on the distinctive features of the disorder and hereditary myopathies.Materials and methods. We observed 8 patients from 7 families aged 7 to 15 years with MED type 1 caused by heterozygous mutations in the COMP gene. To confirm the diagnosis, the following methods were used: genealogical analysis, clinical examination, neurological examination with psycho-emotional testing, radiography and targeted sequencing of a panel consisting of 166 genes responsible for the development of inherited skeletal pathology.Results. Case history, clinical, radiological and genetic characteristics of 8 patients with MED type 1 caused by mutations in the COMP gene were analyzed. The first clinical manifestations of the disease were recorded from the age of 2–3 years and were characterized by gait disturbances, muscle weakness, difficulties with climbing stairs, frequent falls when walking, the inability to get up from the floor and from a squatting position and hypermobility of the joints. Electroneuromyographic study did not reveal the signs of miopathy. In two patients, a moderate increase in the creatinekinase level of up to 250–360 u / l was found. All patients were surveyed by neurologists for several years with a clinical diagnosis of congenital myopathy. At the age of 5–6 years patients COMPlained knee and ankle pain, which was assumed as rheumatic arthropathy. X-ray examination revealed typical signs of deficient ossification of the epiphyses. The next-generation sequencing analysis revealed seven single nucleotide variants in the COMP gene that lead to MED type 1. Three of the found variants here identified for the first time. As previously described, the majority of nucleotide variants (six out of seven) were localized in the 8–14 exons of the COMP gene and led to amino acid substitutions in calmodulin-like protein domain repeats, and only one substitution was localized in the C-terminal region of the protein molecule.Conclusion. In most patients with MED caused by mutations in the COMP gene, the first symptoms of the disease are gait disturbance, muscle weakness, and Gowers» maneuvers. The presence of these symptoms, along with a moderate increase in the level of creatinephosphokinase activity, often precedes the onset of clinical manifestations of skeletal dysplasia, leading to a misdiagnosis with myopathies. Accession of expressive arthralgias to these symptoms was mistakenly identified as reactive arthritis. X-ray examination of patients’ long bones helps to suspect the presence of MED. This X-ray imaging shows specific signs of epiphyses damage. A molecular-genetic analysis needs to be done to diagnose the genetic variant, caused by mutations in gene COMP

Clinical and genetic characteristics of Charcot–Marie–Tooth disease type 4D (type Lom) in Russia

Introduction. Charcot–Marie–Tooth disease type 4D is a hereditary demyelinating neuropathy, that occurs with the high frequency in patients of Roma origin. It is characterized by early onset at the age of 2–10 years and hearing impairment, manifested by the 3rd decade of life.Aim of the study. To describe the clinical and genetic characteristics of Charcot–Marie–Tooth disease type 4D in Russian patients of Roma origin.Materials and methods. For 14 probands from unrelated families of Roma origin with a clinical diagnosis of Charcot–Marie–Tooth disease, genetic tests for the pathogenic variants c. 442C&gt;T in the NDRG1 gene and c. 3325C&gt;T in the SH3TC2 gene was carried out. For 8 patients with Charcot–Marie–Tooth disease type 4D, detailed clinical and electrophysiological examination was performed.Results. In 11 families of Roma origin, the c. 442C&gt;T pathogenic variant in the NDRG1 gene in a homozygous state was detected, which accounted for 79 % all observed Roma patients with Charcot–Marie–Tooth disease. There are 12 of the 14 tested families live in the European part of Russia, 7 of them are from nearby regions. The average age of onset was 3.3 years. The first symptom in 7 of 8 patients was gait disturbances. At the time of examination (age range 6–19 years), all patients showed marked hypotrophy and weakness of the feet, lower leg, hands muscles, feet deformities, reduction or loss of tendon reflexes.Discussion. Due to the detection of only one pathogenic variant in most Russian patients of Roma origin with Charcot–Marie–Tooth disease, the knowledge of the ethnicity of a proband with early myelinopathy can significantly simplify the confirmation of the diagnosis on the molecular level

Клинико-генетические характеристики новых аллельных вариантов синдрома моват–Вилсона, обусловленного мутациями в гене ZEB2

To date, a large number of monogenic diseases and syndromes, in the clinical picture of which there are convulsions, a psycho-speech development delay and dysmorphic features have been described. One of the hereditary syndromes with a specific phenotype is the Movat–Wilson syndrome. To diagnose the syndrome, a set of survey methods was used: genealogical analysis, neurological examination, evaluation of intellectual development with the help of psychological tests, and sequencing of the new generation exome. As a result of sequencing exome on the panel of genes responsible for the emergence of hereditary epilepsy, two patients of different sex at the age of 10 and 5 years were identified with previously not described mutations in the ZEB2 gene in the heterozygous state. Clinical manifestations of the disease in these patients were of varying degrees of severity, which can be explained in terms of the functional significance of the changes detected. The variety of clinical manifestations of the same disease leads to considerable difficulties in diagnosing, however, due to the introduction of the nextgeneration sequencing in medical practice, the effectiveness of diagnosing hereditary diseases and syndromes, the verification of which has been difficult for a long time, has increased significantly.К настоящему времени описано большое количество моногенных заболеваний и синдромов, в клинической картине которых наблюдаются судороги, задержка темпов психоречевого развития и дизморфические черты строения. Одним из наследственных синдромов со специфическим фенотипом является синдром Моват–Вилсона. Для его диагностики использовали комплекс методов обследования: генеалогический анализ, неврологический осмотр, оценку интеллектуального развития с помощью психологических тестов и секвенирование экзома нового поколения. В результате проведения секвенирования экзома по панели генов, ответственных за возникновение наследственных эпилепсий, выявлены 2 больных разного пола в возрасте 10 и 5 лет с ранее не описанными мутациями в гене ZEB2 в гетерозиготном состоянии. Клинические проявления заболевания у этих пациентов были разной степени выраженности, что можно объяснить с точки зрения функциональной значимости выявленных изменений. Разнообразие клинических проявлений одного и того же заболевания приводит к значительным трудностям в постановке диагноза, однако благодаря внедрению во врачебную практику метода секвенирования экзома нового поколения эффективность диагностики наследственных заболеваний и синдромов, верификация которых долгое время была затруднена, значительно повысилась

Оценка функционального состояния митохондрий мононуклеарных лейкоцитов методом проточной цитометрии у пациентов с хронической сердечной недостаточностью под влиянием убидекаренона

Aim. To evaluate the functional state of mitochondria isolated from peripheral blood mononuclear leukocytes using flow cytometry in patients with chronic heart failure receiving ubidecarenone (coenzyme Q).Materials and methods. The study included 53 patients with chronic heart failure who had experienced myocardial infarction. The patients were divided into two groups: group 1 received optimally chosen standard therapy, while group 2 received optimally chosen standard therapy and ubidecarenone (“Kudevite”). The mitochondrial membrane potential was evaluated by flow cytometry using propidium iodide and 3,3′-dihexyloxacarbocyanine iodide (DiOC6(3)). The levels of coenzyme Q were determined using high-performance liquid chromatography with ultraviolet (UV) detection.Results. A direct correlation was established between the coenzyme Q levels in the blood plasma and the percentage of DiOC6(3)-positive cells (R = 0.39; р &lt; 0.05) in the patients with chronic heart failure. In group 1, no significant differences in the coenzyme Q levels and the percentage of DiOC6(3)-positive and DiOC6(3)-negative cells before and after the therapy were observed. In group 2, a significant increase in the proportion of DiOC6(3)-positive cells and a significant decrease in the percentage of DiOC6(3)-negative cells were revealed.Conclusion. The increase in the functional activity of mitochondria in the patients with chronic heart failure receiving ubidecarenone was identified. Flow cytometry can be used to evaluate the functional state of mitochondria and observe the efficiency of the selected therapy. Цель – оценить функциональное состояние митохондрий мононуклеарных лейкоцитов периферической крови с применением метода проточной цитометрии у пациентов с хронической сердечной недостаточностью на фоне приема препарата убидекаренона (коэнзима Q).Материалы и методы. В исследование включены 53 пациента с хронической сердечной недостаточностью после перенесенного инфаркта миокарда. Пациенты были распределены в две группы: первая группа получала только оптимально подобранную стандартную терапию, вторая группа – дополнительно к оптимально подобранной медикаментозной терапии получала препарат убидекаренона («Кудевита»). Оценка митохондриального мембранного потенциала проводилась методом проточной цитометрии с применением йодистого пропидия и йодид 3,3’-дигексилоксакарбоцианина (DiOC6(3)). Определение содержания коэнзима Q в крови проводилось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с ультрафиолетовой детекцией.Результаты. Выявлена прямая корреляционная зависимость между содержанием коэнзима Q в плазме крови и процентом DiOC-позитивных клеток (R = 0,39; р &lt; 0,05) у пациентов с хронической сердечной недостаточностью. В группе пациентов, получавших только оптимально подобранную стандартную терапию, не выявлено статистически значимых различий в содержании коэнзима Q и процентном содержании DiOC-позитивных и DiOC-негативных клеток до начала и после терапии. В группе пациентов, получавших дополнительно препарат убидекаренона, после терапии наблюдалось статистически значимое увеличение доли DiOC-позитивных клеток и уменьшение доли DiOC-негативных клеток.Заключение. Установлено повышение функциональной активности митохондрий у пациентов с хронической сердечной недостаточностью на фоне терапии препаратом убидекаренона. Метод проточной цитометрии может быть использован для оценки функционального состояния митохондрий и контроля эффективности применяемой терапии

Новый аллельный вариант наследственной аутосомно-рецессивной моторно-сенсорной нейропатии 2S типа, обусловленный мутациями в гене IGHMBP2

Hereditary motor and sensory neuropathy (HMSN, Charcot–Marie–Tooth disease) is a group of genetically heterogeneous disorders with more than 80 genes linked to different phenotypes, including IGHMBP2 gene responsible for HMSN type 2S (OMIM 616155). Until recently, mutations in IGHMBP2 were exclusively associated with neonatal distal spinal muscular atrophy with respiratory distress (SMARD1, OMIM 604320). A case report presents a boy with infant onset decreased distal muscle tone and weakness, distal wasting and deformation in legs and hands, areflexia and decreased sensation without respiratory involvement; at age seven he had severe fixed kypho-scoliosis. EMG revealed signs distal axonal neuropathy. The exsome sequencing confirmed the allelic variant of two compound heterozygous mutations in gene IGHMBP2: known missens mutation с.1616С&gt;Т (р.Ser539Leu) in exone 11 and a novel deletion с.2601_2602delGA in exone 13. The diagnosis of infant HMSN type 2S was confirmed. The phenotype of HMSN type 2S and its diagnostics differences between SMARD1 are discussed.Наследственные моторно-сенсорные нейропатии (НМСН, болезнь Шарко–Мари–Тута) – группа генетически гетерогенных состояний, для которых описаны мутации в более чем 80 генах, включая ген IGHMBP2, ответственный за развитие НМСН типа 2S (OMIM: 616 155). До настоящего времени мутации в гене IGHMBP2 связывали исключительно с неонатальной дистальной спинальной амиотрофией с дыхательной недостаточностью (spinal muscular atrophy with respiratory distress, SMARD1, OMIM: 604 320). Представлен клинический случай мальчика 7 лет с развитием в младенчестве сниженного мышечного тонуса и атрофии мышц дистальных отделов конечностей, деформацией кистей и стоп, арефлексией и чувствительными нарушениями по полиневритическому типу без признаков дыхательной недостаточности за все время наблюдения, а также с выраженным фиксированным кифосколиозом. При электромиографии в раннем возрасте была выявлена дистальная аксональная нейропатия. При экзомном секвенировании обнаружены 2 мутации в гене IGHMBP2 в компаунд-гетерозиготном состоянии: описанная ранее миссенс-мутация с.1616С&gt;Т (р. Ser539Leu) в экзоне 11 и выявленная впервые делеция со сдвигом рамки считывания с.2601_2602delGA в экзоне 13. Молекулярно-генетическое исследование подтвердило диагноз врожденной аксональной полинейропатии с мутацией в гене IGHMBP2. Обсуждаются фенотип НМСН типа 2S, сложности его ранней диагностики и проведение дифференциального диагноза со SMARD1

Клинико-генетические характеристики Х-сцепленной умственной отсталости 102‑го типа, обусловленной вновь выявленными мутациями в гене DDX3X (OMIM:300958)

Introduction. X-linked mental retardation 102 type caused by novel mutations in the DDX3X gene is one of the most common monogenic variants of intellectual deficiency in women.Purpose of the study. Description of the clinical and genetic characteristics of Russian female patients with type 102 mental retardation due to newly identified mutations.Materials and methods. The diagnosis of mental retardation of type 102 was established on the basis of the features of clinical manifestations and the detection of the mutations in the DDX3X gene as a result of exome sequencing and subsequent confirmation of the identified variants of Sanger sequencing.Results. A description is given of the clinical and genetic characteristics of two female patients with type 102 X-linked mental retardation due newly to identified mutations p.1703C&gt; G and c.113A&gt; G (NM_001193416) in the DDX3X gene in the heterozygous state. New features of the phenotype are described. The mechanism of the appearance of clinical and genetic correlations is suggested, which can be used as a prognostic marker of the development of the disease.Conclusion. Clinical and genetic characteristics of two patients with mutations in the DDX3X gene that violate the amino acid sequence of different protein regions with different severity of clinical manifestations are described. The results obtained may testify in favor of the existence of a dependence of the severity of the phenotype on the localization and nature of mutations in the gene and determine the relevance of further research aimed at searching for clinical and genetic correlations.Введение. Х-сцепленная умственная отсталость 102‑го типа, обусловленная мутациями в гене DDX3X, – один из наиболее распространенных моногенных вариантов интеллектуального дефицита у лиц женского пола.Цель исследования – описание клинико-генетических характеристик лиц женского пола в России с умственной отсталостью 102‑го типа, обусловленных вновь выявленными мутациями.Материалы и методы. Диагноз умственной отсталости 102‑го типа устанавливался на основании особенности клинических проявлений и выявленной мутации в гене DDX3X по результатам секвенирования экзома нового поколения и последующего подтверждения выявленных вариантов автоматическим секвенированием по Сэнгеру.Результаты. Представлено описание клинико-генетических характеристик 2 больных женского пола с Х-сцепленной умствен- ной отсталостью 102‑го типа, обусловленной вновь выявленными мутациями с.1703С&gt;G и c.113A&gt;G (NM_001193416) в гене DDX3X в гетерозиготном состоянии. Описаны новые особенности фенотипа. Предположен механизм возникновения клинико-генетических корреляций, который может быть использован как прогностический маркер развития заболевания.Заключение. Описаны клинико-генетические характеристики 2 больных с мутациями в гене DDX3X, нарушающими аминокислотную последовательность различных белковых регионов, с различной тяжестью клинических проявлений. Полученные результаты могут свидетельствовать в пользу существования зависимости выраженности фенотипа от локализации и характера мутаций в гене и обусловливают актуальность проведения дальнейших исследований, направленных на поиск клинико-генетических корреляций

Наследственная моторно-сенсорная нейропатия, обусловленная мутацией в гене NEFL, в семье из Карачаево-Черкессии

The clinical and genetic features of hereditary motor and sensory neuropathy (HMSN; Charcot–Marie–Tooth disease, CMT) caused by newly identified missense mutation s.65G&gt;T (p.Pro22His) in NEFL gene located on the chromosome 8р21.2 are described. The disease was diagnosed in a large family from Ust-Dzhegutinsky district of the Karachay-Cherkess Republic with the segregation of the disease in four generations. The prevalence of the HMSN in that district was found to be 1:4340 persons, including 1:3376 among Karachays. The clinical picture of the disease was characterized by onset at the age of 11–14 years, weakness in foot muscles and steppage gait. The specific features in the majority of patients were the absence of major sensory disturbances, as well as long-term preserved distal arm muscles. Nerve conduction velocity in the median nerve varied from 30 to 42 m/s, which corresponds to values in patients with CMT2E, previously described.В статье описаны клинико-генетические характеристики наследственной моторно-сенсорной нейропатии (НМСН, болезнь Шарко–Мари–Тута, БШМТ), обусловленной вновь выявленной миссенс-мутацией с.65G&gt;T (p.Pro22His) в гене NEFL на хромосоме 8р21.2, у больных из семьи, проживающей в Усть-Джегутинском районе Карачаево-Черкесской Республики, с сегрегацией заболевания в 4 поколениях. Распространенность НМСН в обследованном районе составила 1:4340 человек, в том числе 1:3376 среди карачаевцев. Заболевание манифестировало в возрасте 11–14 лет с появления слабости стоп и формирования степпажной походки. Особенности клинических проявлений – отсутствие значимых расстройств чувствительности у большинства обследованных больных и длительная сохранность мышц дистальных отделов рук. Показатели скорости распространения возбуждения по срединному нерву колебались от 30 до 42 м/с, что соответствовало таковым у пациентов с БШМТ типа 2Е, описанным ранее

Клинико-генетические характеристики первого российского пациента с синдромом черепнолицевых дисморфий-глухоты-аномалий верхних конечностей, обусловленным мутацией в гене PAX3

Craniofacial dysmorphia-deafness-anomalies of the upper limbs is a rare autosomal dominant syndrome caused by variants in the PAX3 gene. In contrast to the two main nosological forms – Waardenburg syndrome types 1 and 3, caused by variants in this gene, the syndrome of craniofacial dysmorphias-deafness-anomalies of the upper limbs is not characterized by the presence of hair hypopigmentation and heterochromia of the iris, while congenital contractures of the wrist and interphalangeal joints of the hands. There is a description in the literature of three patients from the same family with a syndrome caused by the c.141C&gt;G(p.Asn47Lys) variant in the PAX3 gene. Aim of the work is to present the clinical and genetic characteristics of the first Russian patient with the syndrome of craniofacial dysmorphia-deafness-anomalies of the upper extremities.Molecular genetic analysis of a 1-year and 10-month-old proband with phenotypic signs of the syndrome of craniofacial dysmorphia-deafness-anomalies of the upper limbs was carried out by direct automatic Sanger sequencing of the entire coding sequence of the PAX3 gene. Genotyping of parents was carried out by direct automatic sequencing according to Sanger. Sequencing was carried out on an ABIPrism3500хI instrument (Applied Biosystems) in accordance with the manufacturer’s protocol; primer sequences were selected according to the reference sequence of the target regions of the PAX3 gene (NM_181459.4).In Russian proband 1 year 10 months-old, the phenotypic characteristics of the syndrome of craniofacial dysmorphia-deafness-anomalies of the upper limbs did not differ from the description of sick family members presented in the literature. A molecular genetic study revealed a heterozygous variant c.141C&gt;G(p.Asn47Lys) in the PAX3 gene in the presented patient.Синдром черепно-лицевых дисморфий-глухоты-аномалий верхних конечностей – редкий аутосомно-доминантный синдром, обусловленный вариантами в гене PAX3. В отличие от 2 основных нозологических форм – синдрома Ваарденбурга 1-го и 3-го типов, обусловленных вариантами в данном гене, для синдрома черепно-лицевых дисморфий-глухоты-аномалий верхних конечностей не характерно наличие гипопигментации волос и гетерохромии радужки, при этом отмечаются врожденные контрактуры лучезапястных и межфаланговых суставов кистей. В литературе имеется описание 3 пациентов из одной семьи с синдромом, обусловленным вариантом c.141C&gt;G(p.Asn47Lys) в гене PAX3.Цель работы – представить клинико-генетические характеристики первого российского пациента с синдромом черепно-лицевых дисморфий-глухоты-аномалий верхних конечностей. Молекулярно-генетический анализ у пробанда в возрасте 1 год 10 мес с фенотипическими признаками синдрома черепно-лицевых дисморфий-глухоты-аномалий верхних конечностей проведен методом прямого автоматического секвенирования по Сэнгеру всей кодирующей последовательности гена PAX3. Генотипирование родителей также осуществляли методом прямого автоматического секвенирования по Сэнгеру. Секвенирование проводили на приборе ABIPrism3500хI (Applied Biosystems) в соответствии с протоколом фирмы-производителя, последовательности праймеров были подобраны согласно референсной последовательности целевых участков гена PAX3 (NM_181459.4). У российского пробанда в возрасте 1 год 10 мес фенотипические характеристики синдрома черепно-лицевых дисморфий-глухоты-аномалий верхних конечностей не отличались от таковых у больных членов семьи, представленных в литературе. Молекулярно-генетическое исследование выявило гетерозиготный вариант c.141C&gt;G(p.Asn47Lys) в генеPAX3 у представленного пациента. На основании анализа особенностей фенотипа наблюдаемого нами пациента и единственного семейного случая синдрома черепно-лицевых дисморфий-глухоты-аномалий верхних конечностей, представленного в литературе, обусловленного вариантом c.141C&gt;G(p.Asn47Lys) в гене PAX3, обозначен спектр клинических симптомов этой нозологической форм