Le basi genetiche della macrodattilia

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1 Le basi genetiche della macrodattilia Giuseppe Damante Dipartimento di Area Medica -Università degli Studi di Udine Istituto di Genetica Medica ASUI Udine

2 Il DNA e le mutazioni A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid Watson J.D. and Crick F.H.C.. Nature 171, (1953) April 25, 1953 Tasso di mutazione in umani: 1-2 X 10-8 (Veltman and Brunner Nat Rev Genet 2012)

3 Il genoma umano 3.2 x 10 9 basi Dal 2001 lo conosciamo completamente Contiene circa geni differenti Presenta tantissime varianti

4 Mutazioni germinali e somatiche

5 Mutazioni somatiche a diversi stadi di sviluppo zygote two-cell embryo four-cell embryo eight-cell embryo newborn

6 Mutazioni a guadagno o perdita di funzione Il prodotto agisce positivamente in modo anomalo Il prodotto della mutazione risulta ridotto o privo di funzione MUTAZIONI A GUADAGNO DI FUNZIONE (gain of function) MUTAZIONI A PERDITA DI FUNZIONE (loss of function)

7 Ipotesi su cause genetiche della macrodattilia Mutazione somatica? Perdita di funzione di geni che inibiscono la proliferazione cellulare? Guadagno di funzione di geni che attivano la proliferazione cellulare?

8 Due problemi tecnici da risolvere Normale Mutante Le cellule con la mutazione sono posizionate tra cellule normali. Dunque, la copia del gene con la mutazione è diluita da copie normali I geni coinvolti nel controllo della proliferazione cellulare sono molto numerosi Necessaria una tecnologia ad alta sensibilità e alta processività

9 Sanger Sequencing Next Generation Sequencing (NGS) Un gene per singola corsa Tanti geni (anche l intero genoma) per singola corsa

10 NGS Sanger AkgumusG et al., J MolDiagn19, , 2017

11 Identification of PIK3CA mutations in affected cells and tissues

12 PI3K e mutazioni del gene PIK3CA PI3K PIK3CA PIK3R2 PIP 2 PIP 3 PDK1 AKT Hyperactivity of PI3K in cells harboring PIK3CA mutations

13 PI3K mutations identified in type I macrodactyly patients Patient n PIK3CA Somatic(Y/N) 1 R115P Y 2 H1047L N/A 3 H1047R Y 4 E542K Y 5 E542K Y 6 H1047R N/A

14 Attivazione (fosforilazione) di AKT Controllo normale Macrodattilia (H1047R)

15 PROS: PI3KCA-Related Overgrowth Spectrum Keppler-NoreuilKM et al., AmJ MedGenetA 9999A, 1-9, 2014

16 PROS: spettro dei diversi fenotipi FAO/HHML, Fibroadipose Overgrowth/Hemihyperplasia- Multiple Lipomatosis; ILM, IsolatedLarge LymphaticMalformation; CLOVES, CongenitalLipomatousOvergrowth, VascularMalformations, EpidermalNevi, Scoliosis/Skeletal and Spinal; EN, EpidermalNevi; SK, Seborrheic Keratoses; BLK, BenignLichenoidKeratoses; MCAP, Megalencephaly-Capillary Malformation; HMEG, Hemimegalencephaly; DMEG, Dysplastic Megalencephaly Keppler-NoreuilKM et al., AmJ MedGenetA 9999A, 1-9, 2014

17 Somatic Overgrowth Disorders Associated With PI3K/AKT/ mtor Pathway Keppler-NoreuilKM et al., AmJ MedGenetA 9999A, 1-9, 2014

18 Deregolazionedell espressione genica 400 Grazie per l attenzione! Nel tessuto adiposo del dito affetto: geni sovraespressi geni sottoespressi rispetto a tessuto adiposo normale Relative PTN 200 expression 100 Modifiedfrom: LauFH et al.,plosone, 7, e40423, 2012 N1 N2 Pt1 Pt2 Pt3 Pt4

19 Somatic Overgrowth Disorders Associated With PI3K/AKT/ mtor Pathway Component of PI3K/AKT/mTOR pathway PI3K AKT mtor PTEN TSC1/2 Clinical overgrowth disorders PIK3CA-Related Overgrowth Spectrum (PROS) PHTS CLOVES syndrome Fibroadipose eyperplasia(fh) MCAP Hemihyperplasia multiple lipomatosis(hhml) Macrodactyly Hemimegalencephaly Muscle hemihyperplasia Fibroadipose infiltrating lipomatosis Klippel Trenaunay syndrome Proteus syndrome Megalencephaly polymicrogyria polydactyly hydrocephalus(mpph) syndrome Lipodystrophy syndrome-hypoglycemia Hemimegalencephaly Focal cortical dysplasia Hemimegalencephaly Polymicrogyria Focal cortical dysplasia Cowden syndrome Bannayan Riley Ruvalcaba syndrome Type II segmental Cowden syndrome Tuberous Sclerosis Complex KEPPLER-NOREUIL et al., American Journal of Medical Genetics Part C 172C: (2016)

20 L espressione genica