Estudio de las bases genéticas de enfermedades del neurodesarrollo: epilepsia y autismo

Abstract

El objetivo de esta Tesis ha sido contribuir a la identificación de factores genéticos implicados en dos enfermedades del neurodesarrollo: la epilepsia nocturna del lóbulo frontal autosómica dominante (ADNFLE), una enfermedad mendeliana, y el autismo, una enfermedad multifactorial. i) La epilepsia nocturna del lóbulo frontal autosómica dominante (ADNFLE; ORPHA98784) es una epilepsia idiopática parcial que se inicia antes de los 20 años en el 80 % de los casos y se caracteriza por crisis epilépticas durante el sueño. Presenta un patrón de herencia monogénica autosómica dominante, con penetrancia incompleta y dependiente de edad. En la literatura se han descrito varios genes responsables de la enfermedad: CHRNA4, CHRNB2 y CHRNA2, que codifican las subunidades ¿4, ß2 y ¿2 del receptor nicotínico de acetilcolina neuronal; KCNT1, que codifica un canal de potasio tipo T, y recientemente DEPDC5, que codifica una proteína con dominio DEP involucrada en la transmisión de señales, además de un locus en el cromosoma 15 sin gen asociado. Sin embargo estos genes explican una minoría de los casos de la enfermedad. En esta Tesis se realizó un análisis de cinco familias multigeneracionales con ADNFLE mediante el estudio de los genes (CHRNA2/A3/A4/A5/A6/A7/B2/B3/B4, CRH y LGI1) y loci (15q24, 22q11-q12 y 2q36) candidatos, un análisis de ligamiento a escala genómica y la secuenciación de exoma de dos pacientes de cada una de las familias. ii) El autismo, que puede afectar a uno de cada 150 individuos, se caracteriza por una disfunción cognitiva, una comunicación restringida y una serie de comportamientos repetitivos y estereotipados. Posee un amplio rango de presentaciones, algunas asociadas a retraso mental. Sin embargo, los mecanismos causantes de esta enfermedad siguen siendo hoy en día desconocidos en su mayor parte. Análisis previos han permitido identificar mutaciones en genes que codifican proteínas de la sinapsis como son las neurexinas y las neuroliguinas, asociadas a autismo y retraso mental. El análisis mutacional del gen neurexina-1ß (NRXN1ß) en dos poblaciones de pacientes con autismo con o sin retraso mental permitió la identificación de variantes en heterocigosis no descritas con anterioridad, cada una hallada en un paciente y ausente en una población control de 200 individuos. Estas mutaciones se localizan en dos regiones del gen: el inicio de la traducción y la región yuxtamembrana de la proteína. El análisis de cosegregación de las mutaciones en los familiares disponibles de estos pacientes mostró que las mutaciones algunas de estas variantes estaban presentes en familiares con otros trastornos psiquiátricos como depresión, conducta antisocial o paranoia. Mediante aproximaciones bioquímicas y de biología celular, como Western blot o inmunofluorescencia, se identificó que las mutaciones que afectan el inicio de la traducción de la proteína, no abolen la expresión de la proteína ya que existe un residuo de metionina en posición +5 que sería susceptible de usarse como un codón de inicio alternativo. Una de las mutaciones localizadas en la región cercana a la región transmembrana, presenta una movilidad electroforética distinta del wild-type. Se realizaron experimentos de expresión en cultivos primarios de neuronas de hipocampo de rata para comprobar el efecto de estas mutaciones, en los cuales se observó un descenso en los niveles de proteína sináptica en el caso de algunas mutaciones. Estos datos apoyan los resultados anteriores y refuerzan el papel del gen NRXN1 en autismo mediante un defecto en la dosis proteica.