Mutation analysis of NPHP6/CEP290 in patients with Joubert syndrome and Senior-Løken syndrome

BACKGROUND: Nephronophthisis (NPHP) is an autosomal recessive cystic kidney disease that constitutes the most common genetic cause of renal failure in the first three decades of life. Using positional cloning, six genes (NPHP1-6) have been identified as mutated in NPHP. In Joubert syndrome (JBTS), NPHP may be associated with cerebellar vermis aplasia/hypoplasia, retinal degeneration and mental retardation. In Senior-Løken syndrome (SLSN), NPHP is associated with retinal degeneration. Recently, mutations in NPHP6/CEP290 were identified as a new cause of JBTS. METHODS: Mutational analysis was performed on a worldwide cohort of 75 families with SLSN, 99 families with JBTS and 21 families with isolated nephronophthisis. RESULTS: Six novel and six known truncating mutations, one known missense mutation and one novel 3 bp pair in-frame deletion were identified in a total of seven families with JBTS, two families with SLSN and one family with isolated NPHP.

Molecular genetics of Meckel syndrome : Ciliary genes are defective in MKS

Meckel syndrome (MKS, MIM 249000) is a severe developmental disorder that leads to death already in utero or shortly after birth. MKS diagnosis can be established by a careful ultrasound examination already at 11-14 weeks of gestation. The main features of MKS are occipital meningoencephalocele, cystic kidney dysplasia and fibrotic changes of the liver. In addition, polydactyly is frequently reported in the cases. The aim of the study was to characterize the molecular and functional defects in MKS. In this study we were able to identify two major MKS mutations in Finnish population, which cover over 90% of the cases. The first mutation is a 29 bp intronic deletion in the MKS1 gene (c.1483-7_35del) that is found in 70% of the families and the second is a C>T substitution in the coding region of CC2D2A (c.1762C>T), that is found in 20% of the MKS families. Both of these mutations result in abnormal splicing. The discovery of the disease genes has revealed that MKS is caused by primary cilia dysfunction. MKS1 gene has a conserved B9 domain, and it is found in the predicted ciliary proteome. CC2D2A protein is also found in the predicted ciliary proteome and it has a Ca2+ binding domain. The number of genes behind MKS has increased rapidly in the past years and to date, mutations have been identified in five genes (MKS1, TMEM67/MKS3, CEP290/MKS4, RPGRIP1L/MKS5 and CC2D2A/MKS6). Identification of the disease genes mutations has also revealed that MKS is an allelic disorder with other syndromes with overlapping phenotypes. Disorders that are caused by primary cilia dysfunction are collectively known as ciliopathies. Sequence analysis of all the known MKS genes in Finnish and non-Finnish families available to us, where the mutation was still unknown, revealed mutations in 14 out of the 30 families included in the study. When we collected all the reported mutations in MKS genes in different syndromes we could see that there was clearly a genotype-syndrome correlation between the mutations and the syndromes, since the same pair of mutations has never been reported in different syndromes. The basic molecular events behind MKS will not only give us information of this syndrome, but also significant novel information on early fetal development in general.

Development of non-viral vectors for gene therapy for pathologies of the retina

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2015

Études fonctionnelles de deux nouvelles protéines centrosomales, NPHP5 et Cep76, et leurs implications dans les maladies humaines

Les centrosomes sont de petits organites qui régulent divers processus cellulaires comme la polarité ou la mitose dans les cellules de mammifères. Ils sont composés de deux centrioles entourés par une matrice péricentriolaire. Ces centrosomes sont les principaux centres organisateurs de microtubules. De plus, ils favorisent la formation de cils, des protubérances sur la surface des cellules quiescentes qui sont critiques pour la transduction du signal. Une grande variété de maladies humaines telles que les cancers ou les ciliopathies sont liées à un mauvais fonctionnement des centrosomes et des cils. C’est pourquoi le but de mes projets de recherche est de comprendre les mécanismes nécessaires à la biogénèse et au fonctionnement des centrosomes et des cils. Tout d'abord, j’ai caractérisé une nouvelle protéine centrosomale nommée nephrocystine - 5 (NPHP5). Cette protéine est localisée dans les cellules en interphase au niveau de la région distale des centrioles. Sa déplétion inhibe la migration des centrosomes à la surface cellulaire lors de l’étape précoce de la formation des cils. NPHP5 interagit avec la protéine CEP290 via sa région C-terminale qui est essentielle pour la ciliogenèse. Elle interagit également avec la calmoduline ce qui empêche son auto-agrégation. J’ai démontré que les domaines de liaison de NHPH5 à CEP290 et à la calmoduline, ainsi que son domaine de localisation centrosomale sont séparables. De plus, j’ai démontré que les protéines NPHP5 présentant des mutations pathogènes ne peuvent plus interagir avec CEP290 et ne sont plus localisées aux centrosomes, rendant ainsi ces protéines non fonctionnelles. Enfin, en utilisant une approche pharmacologique pour moduler les événements en aval dans la voie ciliogénique, j’ai montré que la formation des cils peut être restaurée même en absence de NPHP5. D’autre part, j’ai étudié le rôle de NPHP5 dans l'assemblage et le trafic du complexe BBSome dans le cil. Le BBSome est composé de huit sous-unités différentes qui s’assemblent en un complexe fonctionnel dont on sait peu de chose sur la régulation spatiotemporelle de son processus d'assemblage. J’ai précédemment montré que NPHP5 favorisait la formation des cils et que son dysfonctionnement contribuait au développement de néphronophtise (NPHP). Bien que la NPHP et le syndrome de Bardet-Biedl (BBS) soient des ciliopathies qui partagent des caractéristiques cliniques communes, la base moléculaire de ces ressemblances phénotypiques n’est pas comprise. J’ai constaté que NPHP5, localisé à la base du cil, contient deux sites de liaison distincts pour le BBSome. De plus, j’ai démontré que NPHP5 et son partenaire CEP290 interagissent de façon dynamique avec le BBSome pendant la transition de la prolifération à la quiescence. La déplétion de NPHP5 ou CEP290 conduit à la dissociation d’au moins deux sous-unités du BBSome formant alors un sous-complexe dont la capacité de migration dans le cil n’est pas compromise. J’ai montré que le transport des cargos vers le compartiment ciliaire par ce sous-complexe n’est que partiellement altéré. Enfin, j’ai également concentré mes recherches sur une autre protéine centrosomale peu caractérisée. La protéine centrosomale de 76 kDa (Cep76) a été précédemment impliquée dans le maintien d’une duplication unique des centrioles par cycle cellulaire, et dans une interaction avec la kinase cycline-dépendante 2 (CDK2). Cep76 est préférentiellement phosphorylée par le complexe cycline A/CDK2 sur le site unique S83. Cet événement est essentiel pour supprimer l'amplification des centrioles en phase S. J’ai démontré que Cep76 inhibe cette amplification en bloquant la phosphorylation de Plk1 au niveau des centrosomes. D’autre part, Cep76 peut être acétylée au site K279 en phase G2, ce qui régule négativement son activité et sa phosphorylation sur le site S83. Ces études permettent d'améliorer notre compréhension de la biologie des centrosomes et des cils et pourraient conduire au développement de nouvelles applications diagnostiques et thérapeutiques.