Characterization of a novel gene variant in Charcot-Marie-Tooth disease

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202006052620
Title: Characterization of a novel gene variant in Charcot-Marie-Tooth disease
Author: Rönkkö, Julius
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202006052620
http://hdl.handle.net/10138/315901
Thesis level: master's thesis
Degree program: Neurotieteiden maisteriohjelma
Master's Programme in Neuroscience
Magisterprogrammet i neurovetenskap
Specialisation: Neurotiede
Neuroscience
Neurovetenskap
Abstract: Charcot-Marie-Tooth’n taudilla (CMT) tarkoitetaan joukkoa perinnöllisiä perifeerisiä sensomotorisia neuropatioita. CMT:n esiintyvyys on noin 1:2500. CMT-tauti on geneettisesti hyvin heterogeeninen, eikä tautimekanistia tunneta tarkasti. Tautiin ei myöskään ole olemassa parantavaa lääkintähoitoa. Mahdollisen sairauden parantavan tai taudinkuvaa muuttavan hoidon löytämiseksi, taudin patogeneettisten mekanismien tutkiminen on välttämätöntä. Tässä tutkielmassa tarkastellaan uuden mahdollisen CMT-tautigeenin vaikutuksia potilailta eristetyissä ihon fibroblastisoluissa. Geenimutaatio löydettiin Helsingin yliopistossa suomalaiselta neuropatiapotilaalta sekä hänen tautia sairastavilta perheenjäseniltään. Tutkittava geeni koodaa solulimakalvoston reseptoriproteiinia, joka vastaa kalsiumin vapauttamisesta solulimaan solulimakalvoston kalsiumioni varastoista, sekä säätelee useita solun toimintaan vaikuttavia tekijöitä. Tässä tutkielmassa tutkin geenimutaation vaikutusta potilasfibroblasteissa Western blot –menetelmällä, kvantitatiivisella tosiaika-PCR:llä sekä kuvantamalla solunsisäisen kalsiumin säätelyä. Tämän lisäksi tutkin geenin roolia kalsiumin vapauttamisessa solulimaan hiljentämällä geenin luennan terveissä fibroblastisoluissa RNA-interferenssi menetelmällä. Tulokseni osoittivat, että siRNA-käsittely laskee merkittävästi kohdennetun proteiinin ekspressiota ja viivästyttää ATP:llä indusoitua Ca2+:n vapautumista solulimakalvostosta ilman merkittävää vaikutusta Ca2+ vasteen amplitudiin. Tutkituista potilassolulinjoista toisessa nähtiin samanlaisia tuloksia. Potilasolulinjassa, jossa ei ollut muutoksia proteiinitasoissa eikä Ca2+:n vasteessa, oli kyseisen tautigeenin mRNA-taso kohonnut. Tulokset viittaavat siihen, että geenivariantti ei vaikuta ATP:llä indusoidun Ca2+:n vasteen kokonaistilavuuteen, vaan mahdollinen vaikutus voi liittyä mutatoituneen proteiinin vähentyneisiin tasoihin, jotka toiminnallisilla tasoilla voivat vaikuttaa Ca2+:n vasteen ajoitukseen. Variantin toiminnallista vaikutusta ei kuitenkaan voida vahvistaa fibroblastisoluilla. Geenivariantin vaikutusta potilassoluissa tulee tutkia lisää, jotta variantin vaikutus kalsium signalointiin voidaan varmistaa tarkasti.Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) is a collective name for inherited neuropathies affecting the peripheral nerves. CMT affects 1:2500 children and adults worldwide. The disease is genetically highly heterogeneous, and the pathogenic mechanisms are largely unknown. Thus far, there is no cure known for the Charcot-Marie-Tooth disease. Therefore, the study of the genetic factors involved in the disease and the understanding of the underlying molecular mechanisms will benefit the development of strategies to prevent or treat these diseases. In this thesis, a new candidate gene for CMT was investigated in patient fibroblasts. The novel gene variant was originally found at University of Helsinki in a pair of Finnish brothers with CMT; and in later examinations, in their affected family members. The gene encodes an ER calcium channel receptor that is responsible for Ca2+ release from the endoplasmic reticulum (ER) and plays an important role in the regulation of various cellular processes. In this thesis, I studied the effect of the variant in patient fibroblasts by Western blotting, quantitative reverse transcriptase PCR (RT-qPCR) and calcium imaging. I also knocked down the gene using siRNA in healthy fibroblasts to investigate if the loss of the receptor has a similar effect on calcium signaling as the patient variant. My results showed that siRNA treatment significantly decreased the targeted protein levels and delayed the ATP-evoked Ca2+ release from ER without profound effect on the amplitude of the release. Similar effects of the studied mutation were observed in one patient cell line, but not in the other. Patient cell line, which did not have alterations in the levels of the protein and Ca2+ release, had elevated levels of mRNA of the affected gene. The results suggest that the gene variant does not impair the total volume of the ATP-evoked Ca2+ release from ER. The possible effect of the studied mutation may be related to the decreased levels of the mutated protein, which at the functional level may affect the timing of total Ca2+ release from ER. However, the functional effect of the variant could not be confirmed with the fibroblast cells; further experiments are needed to clearly confirm the variant’s effect on calcium signaling.
Subject: Charcot-Marie-Tooth disease
CMT
Inherited hereditary neuropathy
Calcium signaling


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record