Studio della correlazione genotipo-fenotipo nella malattia di Alexander mediante l'utilizzo di modelli cellulari geneticamente modificati

Abstract

La malattia di Alexander è una rara leucodistrofia autosomica dominante caratterizzata da degli aggregati proteici che si accumulano sugli astrociti, dette fibre di Rosenthal. E' dovuta a una mutazione a livello del gene GFAP, cromosoma 17, ed è caratterizzata da una notevole variabilità fenotipica. La ricerca si è concentrata sulla correlazione genotipo-fenotipo di tre mutazioni a livello del codone 239: R239C, la R239H, associate a forme infantili e R239G associata a casi adulti, per capire come possano impattare processi biologici come l'autofagia, la produzione di citochine e chemochine e di aggregati proteici tra astrociti. Sono stati usati modelli cellulari in vitro di astrocitoma umano trasfettate con plasmidi codificanti la GFAP wild type e quelle mutate, si sono controllati i meccanismi di controllo della qualità delle proteine, i meccanismi dell'autofagia basale e il flusso autofagico, così come la risposta infiammatoria e la diffusione degli aggregati proteici sugli astrociti. Gli esperimenti ci hanno mostrato che le linee R239C e R239H hanno una notevole alterazione strutturale rispetto alla R239G e che nello studio dell'autofagia, dell'infiammazione e degli aggregati, le linee R239C/H mostravano un quadro clinico più severo rispetto alla R239G che invece mostrava caratteristiche simili al WT. I risultati supportano l'ipotesi che la correlazione genotipo-fenotipo sia strettamente legata a come le sostituzioni amminoacidiche interferiscano a livello dei processi biologici.

Alexander disease is a rare autosomal dominant leukodystrophy characterized by protein aggregates that accumulate on astrocytes, known as Rosenthal fibers. It is caused by a mutation in the GFAP gene on chromosome 17 and is characterized by considerable phenotypic variability. The research focused on the genotype-phenotype correlation of three mutations at codon 239—R239C and R239H, associated with childhood-onset forms, and R239G, associated with adult-onset cases—to understand how they may impact biological processes such as autophagy, the production of cytokines and chemokines, and the formation of protein aggregates among astrocytes. In vitro cellular models of human astrocytoma transfected with plasmids encoding wild-type and mutated GFAP were used to examine protein quality control mechanisms, basal autophagy mechanisms, and autophagic flux, as well as the inflammatory response and the spread of protein aggregates on astrocytes. The experiments showed that the R239C and R239H lines exhibit significant structural alterations compared to the R239G line, and that in the study of autophagy, inflammation, and aggregates, the R239C/H lines displayed a more severe phenotype than the R239G line, which instead exhibited characteristics similar to the wild type (WT). The results support the hypothesis that the genotype-phenotype correlation is closely linked to how amino acid substitutions interfere with biological processes.