X-Fragile trattato con oligonucleotidi antisenso
DIANE
RICHMOND
NOTE E NOTIZIE - Anno XX – 01 luglio
2023.
Testi
pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di
Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie
o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati
fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui
argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
La sindrome del cromosoma X fragile o Fragile-X
Syndrome (FraX o FXS) costituisce la più comune causa ereditata di disabilità
intellettiva e interessa approssimativamente uno su 4000 nati di sesso
maschile. La prima osservazione citogenetica sulla possibile causa del disturbo
rilevò a un’estremità del cromosoma X degli affetti un restringimento, che
costituiva un sito di minore resistenza, da cui la denominazione di X-Fragile.
La fragilità del sito è causata da una mutazione nella regione 5’ non
codificante del gene poi chiamato FMR1 da fragile X mental retardation; mutazione
che determina l’espansione della ripetizione della tripletta CGG oltre le 200
copie. In condizioni fisiologiche non si superano in genere le 30 copie[1]. L’espansione
del numero di ripetizioni di CGG causa l’iper-metilazione del promotore del
gene FMR1, così limitando l’espressione del suo prodotto, la proteina
FMR1 o FMRP.
Più della metà dei maschi affetti da FXS presenta le
manifestazioni comportamentali dei disturbi dello spettro dell’autismo (ASD),
con associazione di epilessia in percentuale differente nei diversi campioni
studiati. L’elemento neuropatologico più caratteristico riguarda le anomalie
delle spine dendritiche che appaiono sottili e allungate, con aree di contatto
sinaptico di ridotte dimensioni; tali alterazioni sono considerate espressione
di immaturità morfo-funzionale.
FMRP è una proteina che si lega alle molecole di
mRNA, associata ai poliribosomi e pertanto implicata nella sintesi di proteine.
FMRP agisce da repressore della traduzione di alcuni tipi di mRNA; è
interessante la sua concentrazione presso le spine dendritiche dove regola la
sintesi proteica in corrispondenza delle sinapsi. Classicamente, questa
attività è considerata una prova della dipendenza della patologia sinaptica da
molto tempo descritta in FXS dalla perdita di funzione di FMRP. Il ruolo
sinaptico di questa proteina si comprende meglio alla luce di ciò che accade
nel fenomeno legato alla memoria della depressione sinaptica a lungo termine (LTD):
FMRP interagisce con il recettore metabotropico del glutammato 5 (mGluR5) e l’attivazione
di mGluR5 guida la traduzione dei messaggeri, incluso quello di FMRP, che
inibisce la traduzione ulteriore. In assenza di FMRP o della sua funzione, la
sintesi proteica dei dendriti è scarsamente regolata, così causando la
disgenesia delle spine.
I leucociti di più del 70% degli affetti esprime un’isoforma
aberrante per splicing di FMR1 chiamata FMR1-217 RNA; tale
isoforma è stata trovata nel cervello post-mortem di pazienti FXS. Un
nuovo studio, condotto da Sneha Shah e colleghi coordinati da Joel D. Richter,
ha accertato, verificato e dimostrato che la forma aberrante FMR1-217
RNA può essere ricondotta alla sua forma normale FMR1 dal trattamento
con oligonucleotidi antisenso, che ristabiliscono i livelli fisiologici della
proteina presenti nel cervello delle persone non affette dal disturbo.
(Shah
S. et al., Antisense oligonucleotide rescue of CGG expansion-dependent
FMR1 mis-splicing in fragile X syndrome restores FMRP. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2302534120, 2023).
La provenienza degli autori è la seguente: Program in Molecular Medicine, University of
Massachusetts Chan Medical School, Worcester, MA (USA); Department of Pediatrics,
Rush University Medical Center, Chicago, IL (USA); RNA Therapeutics Institute, University
of Massachusetts Chan Medical School, Worcester, MA (USA); Department of Neurological
Sciences, Department of Anatomy and Cell Biology, Rush University Medical
Center, Chicago, IL (USA); Li Weibo Rare Disease Institute, Department of
Biochemistry and Molecular Biotechnology, University of Massachusetts Chan
Medical School, Worcester, MA (USA).
Lo splicing alternativo[2]
aberrante degli mRNA è causa di de-regolazione dell’espressione genica in
numerose malattie neurologiche. Sneha Shah e colleghi
coordinati da Joel D. Richter hanno accertato e dimostrato che centinaia di
mRNA non sono espressi correttamente nei leucociti e nei tessuti cerebrali dei
pazienti affetti dalla sindrome dell’X fragile (FXS). Con sorpresa i ricercatori
hanno rilevato che il gene FMR1 (Fragile X Messenger Ribonucleoprotein 1) è trascritto in più del 70% dei
tessuti degli affetti da FXS.
In tutti i tessuti FXS esprimenti FMR1, l’FMR1
RNA è mis-spliced in maniera dipendente dall’espansione
di CGG per generare l’isoforma poco conosciuta FMR1-217 RNA, che contiene
l’FMR1 esone 1 e uno pseudo-esone nell’introne 1. FMR1-217 è
anche espresso, nei pazienti, nei fibroblasti della pelle derivati da carrier
pre-mutazione e nel tessuto cerebrale. I ricercatori hanno dimostrato che,
nelle cellule che esprimono in forma aberrante FMR1, il trattamento con
oligonucleotidi antisenso (ASO) riduce FMR1-217, recupera FMR1
RNA nella sua piena lunghezza e ristabilisce a livelli normali FMRP (Fragile
X Messenger RibonucleoProtein).
La riattivazione del gene FMR1 nelle cellule
trascrizionalmente silenti, impiegando 5-AzadC che previene la metilazione del
DNA, accresce i livelli di FMR1-217 RNA, ma non di FMRP. Il trattamento
delle cellule con ASO prima dell’applicazione di 5-AzadC recupera l’espressione
di FMR1 a piena lunghezza e ristabilisce FMRP.
Questi risultati indicano che gli eventi di splicing
alterato dell’RNA nel sangue possono servire da potenti biomarkers
nella clinica di FXS e che, nei pazienti esprimenti FMR1-217, il
trattamento con ASO può costituire un buon approccio per mitigare le
manifestazioni sintomatologiche del disturbo.
L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e
invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del
sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Diane
Richmond
BM&L-01 luglio 2023
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è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data
16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica
e culturale non-profit.
[1] Si ritiene che in presenza di
una pre-mutazione in questo sito vi siano da 50 a 200 copie di CGG.
[2] Si ricorda che lo splicing
è un processo di montaggio mediante il quale si eliminano gli introni e si
ricollegano in continuità gli esoni dell’mRNA che sarà tradotto. lo splicing
alternativo è un montaggio con un arrangiamento differente degli esoni che
dà luogo a un’isoforma della proteina.