Studio sui polimorfismi del gene della Relina nel Ring 14:

Studio sui polimorfismi del gene
della Relina nel Ring 14:
presentazione dello studio e dati preliminari
U.O. Neuropsichiatria Infantile
U.O. Laboratorio Biologia Molecolare
La relina è una proteina coinvolta nella migrazione dei neuroni nelle fasi di
sviluppo del SNC ed è attualmente al centro di numerosi studi molecolari e
clinici. E’ stata dimostrata la espressione della relina anche nelle cellule
neuronali di adulto, nel sangue e nel fegato di mammmiferi adulti, ma la sua
funzione nell’organismo adulto rimane tuttora non chiara.
Delahaye et al. BMC Genomics 2007 8:452 doi:10.1186/1471-2164-8-452
Schematic diagram showing the possible effects of the reelin
pathway in protection from CM. Reelin (RELN) is an
extracellular matrix serine protease expressed in some
neurons, such as GABAergic interneurons, which inhibit
excitotoxic neurotransmission [45]. RELN that is secreted
into the extracellular space acts by paracrine and autocrine
mechanisms. RELN interacts with very low-density
lipoprotein receptors (VLDLR) and apolipoprotein E type 2
receptors (ApoER2) leading to tyrosine phosphorylation of
the adaptor protein Disabled-1 (DAB1) by the SRC family
kinases (SRC) [42]. DAB1 activation, in turn, activates
PI3K/Akt signalling, which has been implicated in neuronal
migration during development and adulthood. In addition,
phosphorylated DAB1 interacts with LIS1, a protein encoded
by Pafah1b1, which associates with microtubules and
modulates neuronal migration [46]. LIS1 may be required for
regulating crucial steps of reelin-dependent neuronal
positioning. In parallel, phosphorylated DAB1 inhibits
glycogen synthase kinase 3 (GSK3 ), a kinase known to
phosphorylate Tau protein at multiple sites. Therefore, the
activation of RELN pathway diminishes the level of
hyperphosphorylated Tau protein, which is a biomarker of
brain injury. In particular, hyperphosphorylated Tau protein
is a component of the neurofibrillary tangles involved in
Alzheimer'
s disease. Reln, Dab1 and Pafah1b1 were shown
to be over-expressed in CM-R mice compared to CM-S mice.
The activation of RELN signalling may inhibit excitotoxic
neurotransmission and Tau phosphorylation, and may
activate neurogenesis in CM-R mice. This may lead to
diminished brain injury and to increased brain injury repair.
Solid arrows represent influences on the activity of proteins
or physiological mechanisms. Dashed arrows represent
impaired effects on the activity of proteins or physiological
mechanisms. Negative signs indicate inhibition, and positive
signs indicate activation.
Relina
1. E’ una serin-proteasi della matrice extracellulare
2. E’ responsabile della corretta laminazione del cervello nel periodo embrionale e
nel “cell signaling” e nella plasticità sinaptica nella vita adulta
3. Agisce con meccanismo sia paracrino che autocrino
4. Interagisce con recettori di VLDL e recettori di apolipoproteina E tipo 2 per
promuovere la fosforilazione della tirosina delle proteine DAB1 da parte delle
kinasi della famiglia SRC
i.
DAB1 fosforilata interagisice con LIS1, una proteina
che si associa con i microtubuli e modula la
migrazione neuronale
ii. LIS1 può intervenire nel regolare i passaggi di
posizionamento neuronale in cui interviene la relina
iii. DAB1 inibisce mediante una kinasi (GSK3-beta) che
agisce per fosforilare la proteina Tau in siti multipli.
iv. L’attivazione del pathway della relina causa una diminuzione del livello di
proteina Tau iperfosforilata che è un biomarker di danno cerebrale
v.
La proteina Tau
dell’Alzheimer
è
un
componente
delle
placche
neurofibrillari
vi. L’attivazione del gene RELN può inibire la trasmissione neuronale e la
fosforilazione della proteina Tau (nel topo può attivare la neurogenesi)
diminuendo i danni cerebrali e favorendo i processi di riparo
La relina è una proteina della matrice
extracellulare che svolge un ruolo centrale
nella migrazione neuronale durante lo
sviluppo delle strutture laminari del
cervello di mammiferi come la corteccia
cerebrale, l’ippocampo, il cervelletto.
Nello sviluppo della corteccia la
relina è secreta dalle cellule di
Cajal-Retzius. Per svolgere la sua
funzione biologica la relina deve
essere
secreta
nella
matrice
extracellulare
Molte ipotesi sono state proposte circa la funzione della
relina. Essa potrebbe :
1. agire come molecola attrattiva per favorire la migrazione
neuronale
2. agire come molecola repulsiva
3. interrompere la associazione tra neuroni migranti e glia
radiale permettendo così agli stessi neuroni di cambiare
stato da “gliofili” a “neurofili”
Negli ultimi anni è stato descritto esistere un‘associazione
fra anomalie presenti nella molecola della relina ed alcune
malattie, come lissencefalia autosomica recessiva con
ipoplasia cerebellare, autismo, schizofrenia, disordine
bipolare con psicosi, morbo di Alzheimer, alcune forme di
epilessia e danni neuronali indotti da ischemia.
Il fenotipo “reeler” nel modello animale è caratterizzato da specifici
deficit di laminazione nel cervello
J Neurosci. 2002 Jul 15;22(14):5797-802
Role for reelin in the development of granule cell dispersion in temporal lobe
epilepsy.
Haas CA, Dudeck O, Kirsch M, Huszka C, Kann G, Pollak S, Zentner J, Frotscher M.
J Neurosci. 2007 Feb 21;27(8):1803-11
Reelin regulates neuronal progenitor migration in intact and epileptic hippocampus.
Gong C, Wang TW, Huang HS, Parent JM
Scopo della nostra ricerca è di valutare in uno
studio di associazione” gene-malattia” il ruolo di
alcune modificazione polimorfiche del gene della
relina nel Ring14
I dati che presentiamo sono del tutto preliminari e sono
stati valutati solo dal punto di vista analitico: non sono
ancora stati valutati gli aspetti di tipo clinico del Ring14
Polimorfismi
Varianti alleliche
popolazione
presenti
in
>1%
della
Dovute a sostituzioni di singole basi, inserzioni e
delezioni, ed a variazioni nel numero di tandem
repeats
Il tipo più comune sono i Single Nucleotide
Polimorphisms (SNPs), polimorfismi a nucleotidi
singoli
!"#
$"%#
!"%#
"&"%%%
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' (
)
*
( +
.*
*
*
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,
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'
-
*
0,1
Genotipo 1 ...ACACTGTGTT...
Genotipo 2 ...ACACTGGGTT...
(
2
3 4
' (,'
/ 0
*
5
7
6
// 00 0/,
,
-
SNP sinonimo – nessuna sostituzione
aminoacidica
Variazione
di base
SNP con cambiamento aminoacidico: alterazione
significativa sulla struttura e funzione della proteina
GUA
GUU
Variazione
di base
Variazione di
Aminoacido
“…CGG repeat polymorphism in the 5'
-untranslated region of the reelin gene with
schizophrenia in 266 unrelated French Caucasian patients…”
Our results weakly support an association of reelin gene variants with
schizophrenia as a whole, yet suggest that reelin could be associated with
treatment-resistant schizophrenia
Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2005 Aug 5;137B(1):51-5
“…Trinucleotide repeat polymorphism (GGC) located in the 5'untranslated region
(UTR) of the reelin gene and autism…”
Our results do not support previous findings and suggest that this GGC
polymorphism of the reelin gene is unlikely to be a major susceptibility factor in
autism and/or genetic heterogeneity.
Mol Psychiatry. 2002;7(7):801-4
“…CGG repeat polymorphism at 5'
UTR, two single nucleotide polymorphisms
(SNP) at exon 6 and exon 50 were performed in 73 autistic subjects…”
The present study suggests that 5'
UTR of reelin gene may have a role in the
susceptibility towards autism
Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2007 Jan 5;144B(1):106-12
Not I
polimorfismo-888G>C
Campioni Ring14
Polimorfismo –888 G/C Not I
Polimorfismo Not I
369 bp
221 bp
148 bp
GC
GG
CC
411
410
409
408
407
406
405
404
403
402
401
400
399
398
Digestione Not I per polimorfismo -888
Campioni: Controlli normali
10
4
3
2
Digestione Not I per polimorfismo -888
Campioni: Ring 14
9
8
7
6
Digestione Not I per polimorfismo -888
Campioni: Ring 14
Gene RELN: mappa di 517.7 kbp da chr7, posizione 102,899,473 - 103,417,198
Segmento di 10 kbp da chr7:103148336..103168335
Fine
Contenuti Extra
Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2005 Aug 5;137B(1):51-5. Links
Population-based and family-based association study of 5'
UTR polymorphism of the
reelin gene and schizophrenia.
Goldberger C, Gourion D, Leroy S, Schürhoff F, Bourdel MC, Leboyer M, Krebs MO.
INSERM E117, Université de Paris 5, CH Sainte-Anne, 2ter rue d'Alesia, Paris, France.
Reelin is a glycoprotein involved in the migration and positioning of proliferating neurons and
synaptic connectivity during neurodevelopment. It may also modulate neuronal plasticity
throughout life. Therefore, the reelin gene is a candidate gene for schizophrenia. We examined
the association of the CGG repeat polymorphism in the 5'-untranslated region of the reelin
gene with schizophrenia in 266 unrelated French Caucasian patients, 156 of their parents, and
103 controls. We found no difference in the allele distribution between patients and controls
although there was a significant higher prevalence of the genotype 8-8 in controls (CLUMP T3:
chi(2) = 6.3, P = 0.035). There was no significant transmission disequilibrium in intrafamilial
analysis. To refine our phenotypic characterization and in accordance with converging
evidence suggesting that treatment resistance is associated with indices of abnormal
neurodevelopment, we studied the association between reelin gene polymorphism and
response to antipsychotics. Patients who responded to antipsychotics had a higher frequency
of both the (CGG)(10) allele and (CGG)(10)-containing genotypes (P = 0.02; P = 0.006,
respectively), with an odd ratio for genotypes of 4.2 (CI = [1.4;12.4]). Our results weakly
support an association of reelin gene variants with schizophrenia as a whole, yet suggest that
reelin could be associated with treatment-resistant schizophrenia. (c) 2005 Wiley-Liss, Inc
Mol Psychiatry. 2002;7(7):801-4.
Links
Absence of association between a polymorphic GGC repeat in the 5'untranslated
region of the reelin gene and autism.
Krebs MO, Betancur C, Leroy S, Bourdel MC, Gillberg C, Leboyer M; Paris Autism
Research International Sibpair (PARIS) Study.
INSERM E0117, University of Paris V, Department of Mental Health and Therapeutics,
Sainte-Anne Hospital, 75014 Paris, France. krebs@chsa. broca.inserm.fr
Autism is a complex neurodevelopmental disorder with severe cognitive and communication
disabilities, that has a strong genetic predisposition. Reelin, a protein involved in neuronal
migration during development, is encoded by a gene located on 7q22, within the candidate
region on 7q showing increased allele sharing in previous genome scans. A case/control
and family-based association study recently reported a positive association between a
trinucleotide repeat polymorphism (GGC) located in the 5' untranslated region (UTR) of the
reelin gene and autism. We performed a transmission disequilibrium test (TDT) analysis of
the 5'UTR polymorphism in 167 families including 218 affected subjects (117 trios and 50
affected sib pairs) and found no evidence of linkage/association. Our results do not support
previous findings and suggest that this GGC polymorphism of the reelin gene is unlikely to
be a major susceptibility factor in autism and/or genetic heterogeneity.
Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2007 Jan 5;144B(1):106-12. Links
Reelin gene polymorphisms in the Indian population: a possible paternal 5'
UTR-CGGrepeat-allele effect on autism.
Dutta S, Guhathakurta S, Sinha S, Chatterjee A, Ahmed S, Ghosh S, Gangopadhyay PK,
Singh M, Usha R.
Manovikas Biomedical Research & Diagnostic Centre, Kolkata, India.
Autism is a neurodevelopmental disorder with high heritability factor and the reelin gene, which
codes for an extracellular matrix protein involved with neuronal migration and lamination is
being investigated as a positional and functional candidate gene for autism. It is located on
chromosome 7q22 within the autism susceptible locus (AUTS1); identified in earlier genome
scans and several investigations have been carried out on various ethnic groups to assess
possible association and linkage of the gene with autism. However, the findings are still
inconclusive. In the present study which represents the first report of such a study on the Indian
population, genotyping analyses of CGG repeat polymorphism at 5'UTR, two single nucleotide
polymorphisms (SNP) at exon 6 and exon 50 were performed in 73 autistic subjects, 129
parents, and 80 controls. The allelic distributions of the repeat polymorphism and exon 50 T/C
SNP were quite different from earlier reports in other populations. Allelic and genotypic
distribution of the markers did not show any differences between the cases and controls. While
our preliminary data on family-based association studies on 58 trios showed no preferential
transmission of any allele from the parents to the affected offspring, TDT and HHRR analyses
revealed significant paternal transmission distortions for 10- and > or =11-repeat alleles of
CGG repeat polymorphism. Thus, the present study suggests that 5'UTR of reelin gene may
have a role in the susceptibility towards autism with the paternal transmission and nontransmission respectively of 10- and > or =11-repeat alleles, to the affected offspring
Schizofrenia
Numerosi studi hanno dimostrato che nel cervello di pazienti
affetti da schizofrenia è presente una ridotta espressione
della relina e dei suoi livelli di RNA messaggero.
La riduzione può raggiungere livelli del 50%
Disordine bipolare
Diminuzione nella espressione del gene Relina con
contemporanea sovraregolazione di DNMT1 è caratteristica del
disordine bipolare con psicosi ma non dei casi di depressione
maggiore senza psicosi. Diversamente dalla schizofrenia,
queste modificazioni sembrano però avvenire solo nella
corteccia e non coinvolgono le strutture più profonde nei
pazienti psicotici bipolari, tanto che nei loro gangli basali si
trovano livelli normali di DNMT1, relina e GAD67.
Autismo
Il ruolo della relina nell’autismo è ancora poco chiaro:
alcuni studi evidenziano che le variazioni genetiche nel
gene RELN possano essere correlate con l’autismo
Malattia di Alzheimer
Nella corteccia dei soggetti affetti da Alzheimer è stato rilevato un aumento del 40%
del livello di Relina rispetto ai controlli. Un incremento della stessa entità è stato
constatato anche nell’mRNA . Si evidenzia una correlazione con un parallelo
aumento nel CSF ma non nel plasma (PNAS 2006 vol. 103 no. 14 5573-5578)
Variazioni nel gene relina sembrano associate ad aumento del rischio di Alzheimer
nei soggetti di sesso femminile (J. Alzheimers Dis. 2008 14 (3): 335–44. )
I livelli di relina nel CSF risultano alterati anche in altre forme di demenza come la
demenza frontotemporale e il morbo di Parkinson
Altri dati indicano la presenza della relina nelle placche amiloidi tipiche della malattia
di Alzheimer
Alcuni autori considerano il pathway della relina come un collegamento tra
Alzheimer e schizofrenia (Psychogeriatrics, Volume 5, Number 2, June 2005 , pp. 4247(6))