Molekulárně genetická analýza tkáně plodu rodiny postižené myotonickou dystrofií

English version

Authors: Z. Lukas? ¹; M. Falk ²; I. Falková ^1,2; J. Feit ¹; L. Fajkusová ^3,4; J. Zítková ^3,4; I. Valaskova ⁵
Authors‘ workplace: Institute of Pathology, Faculty of Medicine, Masaryk University and University Hospital Brno ¹; Institute of Biophysics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Brno ²; IHOK, Centre of Molecular Biology and Gene Therapy, University Hospital Brno ³; CEITEC, Masaryk University Brno ⁴; Department of Clinical Genetics, University Hospital Brno ⁵
Published in: Cesk Slov Neurol N 2012; 75/108(6): 730-736
Category: Short Communication

Overview

Vývoj patologického fenotypu u pacientů s myotonickou dystrofií závisí značnou měrou na toxickém účinku transkriptu expandované repetice genu DMPK a jeho interakci s vazebnými proteiny. Vztah mezi CUG^exp tohoto genu a vazebnými proteiny MBNL1 a MBNL2 byl dosud studován na tkáňových kulturách myoblastů a na transgenních zvířatech. V tomto sdělení podáváme první molekulárně genetickou analýzu fetálních tkání plodu z rodiny postižené myotonickou dystrofií prvního typu (MD1). Intrauterinní vývoj, zrání a diferenciace kosterního svalstva plodu (360 g, 22. týden) byly jen mírně opožděny. Paternálně zděděná expanze repetice CTG v genu DMPK (350 CTG) byla potvrzena molekulárně genetickou analýzou a následné histopatologické vyšetření plodu prokázalo znaky myotonické dystrofie. Tkáně získané autopsií (kosterní sval, jícen, žaludek a střevo) byly vyšetřeny histologickými i molekulárně genetickými (imunohistochemickou analýzou proteinů MBNL1 a MBNL2, a in situ hybridizací DMPK CUG^exp) metodami. Intranukleární ložiska (foci) s CUG transkripty byla zjištěna v kosterním svalu, ve svalovině (muscularis externa) zažívací trubice, v cévní medii, endotelu a intramurálních nervových pleteních i v epitelu. Protein MBNL1 přitom s ložisky expandovaných transkriptů extenzivně kolokalizoval ve všech tkáních. Naproti tomu byl protein MBNL2 nalezen též v cytoplazmě. Přítomnost transkriptu DMPK s expandovanou repeticí CUG a proteinu MBNL1 v intranukleárních fokusech fetálních tkání MD1 pacientů může teoreticky znamenat sekvestraci proteinu MBNL1, a tak přispět ke generaci patologického fenotypu MD1.

Klíčová slova:
myotonická dystrofie – DMPK mutace – fetální tkáň – proteiny MBNL

Sources

1. Hamshere MG, Harley H, Harper P, Brook JD, Brookfield JF. Myotonic dystrophy: the correlation of (CTG) repeat length in leukocytes with age at onset is significant only for patients with small expansions. J Med Genet 1999; 36(1): 59–61.

2. Brook JD, McCurrach ME, Harley HG, Buckler AJ, Church D, Aburatani H et al. Molecular basis of myotonic dystrophy: expansion of a trinucleotide (CTG) repeat at the 3´ end of a transcript encoding a protein kinase family member. Cell 1992; 68(4): 799–808.

3. Fu YH, Pizzuti A, Fenwick RG jr, King J, Rajnarayan S, Dunne PW et al. An unstable triplet repeat in a gene related to myotonic muscular dystrophy. Science 1992; 255(5049): 1256–1258.

4. Davis BM, McCurrach ME, Taneja K, Singer RH, Housman DE. Expansion of a CUG trinucleotide repeat in the 3´ untranslated region of myotonic dystrophy protein kinase transcripts results in nuclear retention of transcripts. Proc Natl Acad Sci 1997; 94(14): 7388–7393.

5. Taneja KL, McCurrach M, Schalling M, Housman D, Singer RH. Foci of trinucleotide repeat transcripts in nuclei of myotonic dystrophy cells and tissues. J Cell Biol 1995; 128(6): 995–1002.

6. Miller JW, Urbinati CR, Teng-Umnuay P, Stenberg MG, Byrne BJ, Thornton CA et al. Recruitment of human muscleblind proteins to (CUG)(n) expansions associated with myotonic dystrophy. EMBO J 2000; 19(17): 4439–4448.

7. Fardaei M, Larkin K, Brook JD, Hamshere MG. In vivo co-localisation of MBNL protein with DMPK expanded-repeat transcripts. Nucleic Acids Res 2001; 29(13): 2766–2771.

8. Fardaei M, Rogers MT, Thorpe HM, Larkin K, Hamshere MG, Harper PS et al. Three proteins, MBNL, MBLL and MBXL, co-localize in vivo with nuclear foci of expanded-repeat transcripts in DM1 and DM2 cells. Hum Mol Genet 2002; 11(7): 805–814.

9. Osborne RJ, Thornton CA. RNA-dominant diseases. Hum Mol Genet 2006; 15(2): R162–R169.

10. Timchenko LT. Myotonic dystrophy: the role of RNA CUG triplet repeats. Am J Hum Genet 1999; 64(2): 360–364.

11. Timchenko LT, Caskey CT. Triplet repeat disorders: discussion of molecular mechanisms. Cell Mol Life Sci 1999; 55(11): 1432–1447.

12. Day JW, Ranum LP. RNA pathogenesis of the myotonic dystrophies. Neuromuscul Disord 2005; 15(1): 5–16.

13. Pascual M, Vicente M, Monferrer L, Artero R. The Muscleblind family of proteins: an emerging class of regulators of developmentally programmed alternative splicing. Differentiation 2006; 74(2–3): 65–80.

14. Jiang H, Mankodi A, Swanson MS, Moxley RT, Thornton CA. Myotonic dystrophy type 1 is associated with nuclear foci of mutant RNA, sequestration of muscleblind protein and deregulated alternative splicing in neurons. Hum Mol Genet 2004; 13(24): 3079–3088.

15. Mankodi A, Lin X, Blaxall BC, Swanson MS, Thornton CA. Nuclear RNA foci in the heart in myotonic dystrophy. Circ Res 2005; 97(11): 1152–1155.

16. Furling D, Coiffier L, Mouly V, Barbet JP, St Guily JL, Taneja K et al. Defective satellite cells in congenital myotonic dystrophy. Hum Mol Genet 2001; 10(19): 2079–2087.

17. Warner JP, Barron LH, Goudie D, Kelly K, Dow D, Fitzpatrick DR et al. A general method for the detection of large CAG repeat expansions by fluorescent PCR. J Med Genet 1996; 33(12): 1022–1026.

18. Falk M, Vojtíšková M, Lukáš Z, Kroupová I, Froster U. Simple procedure for automatic detection of unstable alleles in the myotonic dystrophy and Huntington’s disease loci. Genet Test 2006; 10(2): 83–95.

19. Guida M, Marger RS, Papp AC, Snyder PJ, Sedra MS, Kissel JT et al. A molecular protocol for diagnosing myotonic dystrophy. Clin Chem 1995; 41(1): 69–72.

20. Dubowitz V, Sewry CA. Muscle biopsy. A practical approach. 3rd ed. London: Elsevier Saunders 2007.

21. Holt I, Jacquemin V, Fardaei M, Sewry CA, Butler-Browne GS, Furling D et al. Muscleblind-like proteins: similarities and differences in normal and myotonic dystrophy muscle. Am J Pathol 2009; 174(1): 216–227.

22. Holt I, Mittal S, Furling D, Butler-Browne GS, Brook JD, Morris GE. Defective mRNA in myotonic dystrophy accumulates at the periphery of nuclear splicing speckles. Genes Cells 2007; 12(9): 1035–1048.

23. Stickland NC. Muscle development in the human fetus as exemplified by m. sartorius: a quantitative study. J Anat 1981; 132 (Pt 4): 557–579.

24. Carpenter S, Karpati G. Pathology of skeletal muscle. 2nd ed. Oxford: Oxford University Press 2001.

25. Dubowitz V. Enzyme histochemistry of skeletal muscle. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1965; 28(6): 519–524.

26. Farkas-Bargeton E, Barbet JP, Dancea S, Wehrle R, Checouri A, Dulac O. Immaturity of muscle fibers in the congenital form of myotonic dystrophy: its consequences and its origin. J Neurol Sci 1988; 83(2–3): 145–159.

27. Sahgal V, Bernes S, Sahgal S, Lischwey, Subramani V. Skeletal muscle in preterm infants with congenital myotonic dystrophy. J Neurol Sci 1983; 59(1): 47–55.

28. Iannaccone ST, Bove KE, Vogler C, Azzarelli B, Muller J. Muscle maturation delay in infantile myotonic dystrophy. Arch Pathol Lab Med 1986; 110(5): 405–411.

29. Karpati G, Carpenter S, Watters GV, Eisen AA, Andermann F. Infantile myotonic dystrophy. Histochemical and electron microscopic features in skeletal muscle. Neurology 1973; 23(10): 1066–1077.

30. Anand KM, Biradar VM, Panicker JN, Nampoothiri S. Congenital myotonic dystrophy with asymptomatic mother. Indian Pediatr 2011; 48(7): 565–567.

31. Lin X, Miller JW, Mankodi A, Kanadia RN, Yuan Y, Moxley RT et al. Failure of MBNL1-dependent post-natal splicing transitions in myotonic dystrophy. Hum Mol Genet 2006; 15(13): 2087–2097.

32. Terenzi F, Ladd AN. Conserved developmental alternative splicing of muscleblind-like (MBNL) transcripts regulates MBNL localization and activity. RNA Biol 2010; 7(1): 43–55.

33. Bellini M, Biagi S, Stasi C, Costa F, Mumolo MG, Ricchiuti A et al. Gastrointestinal manifestations in myotonic muscular dystrophy. World J Gastroenterol 2006; 12(12): 1821–1828.

34. Casasa JM, Isnard RM, Ojanguren I, Castellví A,Blanco JA, López P. Intestinal myopathy in Steinert’s disease. Cir Pediatr 2003; 16(3): 149–151.

35. Lecointe-Besancon I, Leroy F, Devroede G, Chevrollier M, Lebeurier F, Congard P et al. A comparative study of esophageal and anorectal motility in myotonic dystrophy. Dig Dis Sci 1999; 44(6): 1090–1099.

36. Kinoshita M, Takahashi R, Hasegawa T, Komori T, Nagasawa R, Hirose K et al. (CTG)n expansions in various tissues from a myotonic dystrophy patient. Muscle Nerve 1996; 19(2): 240–242.