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Os pesquisadores identificam CLCN6 como o gene da doença para a desordem neurodegenerative lysosomal severa

Uma mutação no gene CLCN6 é associada com uma novela, desordem neurodegenerative particularmente severa. Os cientistas do für Molekulare Pharmakologie e (FMP) o Delbrück máximo de Leibniz-Forschungsinstitut centram o für Molekulare Medizin (CDM), junto com uma equipe internacional dos pesquisadores, têm analisado agora o efeito de uma mutação de ponto que seja encontrada em três crianças afetadas não relacionadas. ClC-6 é um de nove membros da família do gene de CLCN dos canais do cloreto e os cambistas do cloreto/protão e, independentemente de ClC-3, eram único que não poderia ainda ser associado com nenhuma doença humana. Os resultados foram publicados apenas no jornal americano da genética humana.

O termo “doença lysosomal do armazenamento” resume um número de doenças metabólicas genetically determinadas que são devido à função incorrecta ou insuficiente dos lisosomas. Estes organelles celulares são importantes ambos como “a eliminação de resíduos celular” e para o regulamento do metabolismo celular. Se a função lysosomal é comprometida, as substâncias que seriam degradadas normalmente podem acumular nas pilhas afetadas. Isto pode danificar sua função e pode eventualmente conduzir à morte celular. No sistema nervoso central, que é frequentemente afetado porque os neurônios adultos são incapazes de regenerar, isto pode conduzir ao neurodegeneration.

Os pesquisadores do für Molekulare Pharmakologie de Leibniz-Forschungsinstitut (FMP) e do für Molekulare Medizin do Máximo-Delbrück-Centro (CDM), na colaboração próxima com os colegas de Roma, Hamburgo e os EUA, têm encontrado e têm caracterizado agora o defeito de gene que é a base de um formulário severo novo da doença neurodegenerative: Uma mutação no gene CLCN6 em três crianças não relacionadas de Itália, Alemanha e os EUA, conduz ao atraso desenvolvente severo, à inabilidade intelectual, à hipotonia que afetam severamente o tom de músculo, à insuficiência respiratória, ao prejuízo visual, e à atrofia do cérebro do cedo-início.

O transportador ClC-6 do íon é um membro da família do canal do cloreto

Os geneticista humanos, incluindo o Marco Tartaglia de Roma e Kerstin Kutsche dos co-dirigente do estudo de Hamburgo, descobriram independente a mesma mutação de ponto em seus pacientes novos e pediram que o prof. Thomas Jentsch e sua equipe examinasse efeitos possíveis da mutação nas propriedades de transporte de ClC-6 e de suas funções celulares. Jentsch, descobridor da família do canal do cloreto de CLC, tinha encontrado já ou mutações decausa diferentes caracterizadas em quase todos os nove genes de CLC. Estes são associados com um espectro largo de patologias diferentes. Somente os genes que codificam os transportadores ClC-3 e ClC-6 do íon não tinham sido encontrados ainda para ser transformados na doença humana.

Aproximadamente quinze anos há, nós tínhamos gerado um rato do KO ClC-6 e tínhamos encontrado que indicou o armazenamento lysosomal neuronal suave. Contudo, nossa busca para pacientes com mutações similares da função de perda em ClC-6 era mal sucedida. Nós temos identificado agora um tipo diferente da mutação ClC-6 em uma doença humana muito mais severa.”

Prof. Thomas Jentsch, pesquisador

A presença exactamente da mesma mutação em três pacientes independentes que indicam o mesmo teste padrão da doença já indicou um papel causal da mutação. Mas somente a análise funcional na cultura celular trouxe a certeza final e conduziu-a à classificação como a doença lysosomal. “Nossas experiências das culturas celulares mostram claramente que transporte de íon aumentado pelos lisosomas transformados das influências ClC-6 e provam desse modo o efeito deletério da mutação. Baseado nestes resultados, e em levar em consideração nosso modelo precedente do rato, nós supor que a doença nova pode ser classificada como a doença lysosomal do armazenamento,” explicamos Thomas Jentsch. Contudo, a prova definitiva desta classificação exigiria o exame post-mortem de fatias do cérebro dos pacientes ou um modelo novo do rato que leva a mesma mutação.

Mais tomada do cloreto conduz a anormalmente grande, lisosoma-como as vesículas

Ao contrário dos canais ClC-1, -2, -3 do cloreto e - K, os cambistas ClC-3 do cloreto/protão, -4, -5, -6, e -7 não são ficados situado na membrana de plasma mas nas membranas intracelulares, principalmente em endosomes e em lisosomas. Em estudos precedentes, Jentsch e os colegas de trabalho identificaram mutações de ClC-7 como a causa de um formulário da doença lysosomal do armazenamento associada com o osteopetrosis, e as mutações de ClC-4 conduzem aos deficits intelectuais. Quando ClC-7 for encontrado em lisosomas, ClC-6 está ficado predominante nos endosomes atrasados, tipo de precursores do lisosoma.

A equipe de Berlim encontrou que a mutação dos pacientes, em contraste com a perda de ClC-6 em seu modelo precedente do rato do nocaute, causou um ClC-6 hiperativo: O transporte do cloreto e dos protão foi aumentado altamente e já não modulado pelo pH. O pH normalmente ácido, como conseguido gradualmente na transição dos endosomes aos lisosomas, inibe o transportador. Este regulamento falta no mutante decausa. O transporte de íon aumentado, não regulado - um ganho patológico da função - conduzido ao ampliado dràstica, lisosoma-como as vesículas nas pilhas que foram feitas para produzir o ClC-6 transformado.

De acordo com Jentsch, este ganho patológico da função pode explicar a doença das crianças. As “vesículas que levam o ClC-6 transformado em sua membrana são ampliadas patològica por uma tomada aumentada do cloreto, que é seguido mais tarde pela água. Esta tomada é conduzida pela troca de ClC-6-mediated para os protão que estão abundante actuais no interior ácido das vesículas. Isto danifica severamente a função dos lisosomas e, a longo prazo, condu-la provavelmente ao armazenamento lysosomal nos neurônios, as pilhas que são incapazes de proliferar. A distribuição do tecido de ClC-6, que é encontrado quase exclusivamente nos neurônios, contribui à doença predominante neurológica”.

“O trabalho actual destaca a importância do transporte de íon para o caminho endosomal-lysosomal,” diz Jentsch. “Nós vemos um espectro largo das doenças genéticas que são causadas por mutações em CLCs vesicular ou nos canais intracelulares diferentes.” Os órgãos muito diferentes podem ser afetados: Por exemplo, as mutações no ClC-5 endosomal conduzem à perda das pedras e da proteína de rim na urina, como a equipe de Jentsch mostrou há muito tempo.

Jentsch está seguro que o cambista ClC-3 estará ligado igualmente logo a uma doença genética - um rato do nocaute publicado previamente pelo neurodegeneration dramático das mostras do grupo. Junto com encontrar actual, isto ligaria todos os nove genes de CLCN à doença genética humana. “A diferença está fechando-se”, diz-nos Jentsch, “e pode ver muito claramente como a investigação básica importante - nós tínhamos clonado o primeiro CLC de um peixe elétrico - é para o diagnóstico e a compreensão da doença humana”.

Source:
Journal reference:

Polovitskaya, M.M., et al. (2020) A Recurrent Gain-of-Function Mutation in CLCN6, Encoding the ClC-6 Cl−/H+-Exchanger, Causes Early-Onset Neurodegeneration. American Journal of Human Genetics. doi.org/10.1016/j.ajhg.2020.11.004.