Die Rolle von FLVCR1 bei genetischen Erkrankungen
Das FLVCR1-Gen beeinflusst die Gesundheit durch seine Rolle bei Transportproteinen.
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Inhaltsverzeichnis
Der Transport von Substanzen durch Zellmembranen ist wichtig, um unseren Körper im Gleichgewicht zu halten und gut funktionieren zu lassen. Für diesen Prozess sind oft spezielle Proteine verantwortlich, die wie Tore wirken. Eine grosse Gruppe dieser Proteine nennt sich solute carrier (SLC) Superfamilie, die viele Gene umfasst, die helfen, verschiedene Arten von Substanzen wie Aminosäuren, Zucker und Ionen zu bewegen.
Variationen in diesen Transportgenen können die Gesundheit einer Person beeinflussen. Einige Veränderungen können zu häufigen Krankheiten oder seltenen genetischen Störungen führen. Da einige dieser Störungen möglicherweise durch Ernährung oder Gentherapie behandelt werden können, ist es für Wissenschaftler wichtig, sie näher zu untersuchen. Allerdings sind viele dieser Transportgene noch nicht gut verstanden.
FLVCR1 und seine Rolle
Innerhalb der SLC Superfamilie ist FLVCR1 ein Mitglied, das mit bestimmten genetischen Störungen assoziiert ist. Es wurde zuerst als Rezeptor für ein Virus entdeckt, das Krankheiten bei Katzen verursacht. Bei Menschen produziert es zwei Versionen seines Proteins, die jeweils wichtige Rollen in verschiedenen Teilen der Zellen spielen. Dieses Protein wurde als verantwortlich für den Export von Häm identifiziert, einer Verbindung, die vital für Blutkörperchen ist. Studien an Mäusen haben gezeigt, dass FLVCR1 für das Überleben notwendig ist; ohne es treten bei bestimmten schweren Entwicklungsproblemen auf.
Interessanterweise wurde FLVCR1 auch mit Störungen in Verbindung gebracht, die die Netzhaut und das Nervensystem betreffen. Menschen mit spezifischen schädlichen Veränderungen in ihren FLVCR1-Genen können im Laufe ihres Lebens Zustände entwickeln, die das Sehen und die Bewegungen beeinträchtigen. Symptome können in der Kindheit beginnen oder sich später im Laufe des Lebens entwickeln.
Fallstudie
Ein Fall betraf einen jungen Jungen aus Südasien mit schweren Entwicklungsstörungen. Sein Zustand umfasste Gehirnanomalien und selbstverletzendes Verhalten. Weitere genetische Tests ergaben eine spezifische Variante im FLVCR1-Gen, die auf einen möglichen Zusammenhang zwischen seinen Symptomen und FLVCR1-assoziierten Störungen hinwies.
Dieser Fall führte die Forscher dazu, weiter zu untersuchen und andere Familien mit ähnlichen Varianten zu finden. Sie bemerkten Muster und spezifische Anzeichen bei Patienten, die Aufschluss darüber geben können, wie FLVCR1 die Gesundheit beeinflusst.
Verständnis der Symptome
Die Studie betrachtete eine Gruppe von Personen aus verschiedenen Familien mit FLVCR1-assoziierten Störungen. Viele dieser Personen wiesen eine Reihe von schweren Entwicklungsproblemen auf, wie signifikante Verzögerungen bei motorischen und sprachlichen Fähigkeiten. Die meisten hatten kleinere als durchschnittliche Kopfgrössen und Probleme, die auf Gehirnbildern sichtbar waren.
Einige Patienten zeigten Merkmale wie Muskelschwäche und Anfälle, während andere Probleme mit dem Sehen hatten. In einigen Familien gab es schwere Geburtsfehler und sogar Totgeburten. Auffällig war, dass in den meisten reported Fällen die betroffenen Personen unter schweren Bedingungen litten, die auf Veränderungen in ihrem FLVCR1-Gen zurückzuführen waren.
Genetische Varianten und ihre Auswirkungen
Forscher identifizierten verschiedene genetische Veränderungen im FLVCR1 unter den Patienten, die halfen, die Spannweite der Störungen zu kategorisieren. Die meisten dieser Varianten waren selten, und die Analyse ihrer Auswirkungen zeigte, dass viele die Funktion des Proteins beim Transport essenzieller Moleküle wie Cholin und Ethanolamin stören, die für die Gehirnentwicklung wichtig sind.
Diese Varianten wurden mit einem Spektrum von Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, von schweren Entwicklungsstörungen bis zu milderen Zuständen, die das Nervensystem betreffen. Einige Patienten zeigten spezifische Symptome wie sensorische Neuropathie oder Retinitis pigmentosa, was die Vielfalt der Auswirkungen von FLVCR1 auf die Gesundheit unterstreicht.
Forschungsmethoden
Um die Auswirkungen von FLVCR1-Varianten zu untersuchen, analysierten Wissenschaftler genetische Daten von Tausenden von Personen. Indem sie nach spezifischen Mustern von Genveränderungen suchten, konnten sie den Zusammenhang zwischen FLVCR1 und den Störungen, die es verursacht, besser verstehen.
Bei der Untersuchung der Funktion von FLVCR1 im Labor verwendeten Forscher Zellen von Menschen und beobachteten, wie diese Zellen auf ihre Aufgaben mit den verschiedenen Varianten reagierten. Dies half, zu klären, wie verschiedene Veränderungen im Gen die Effektivität der Proteinproduktion verringern können.
Ergebnisse zur Funktion von FLVCR1
Die meisten Varianten, die die Forscher untersuchten, zeigten eine Verringerung der Transportaktivität wichtiger Substanzen. Diese Reduzierung kann zu Mängeln führen, die die Gehirn- und Nervenfunktion beeinträchtigen, was mit den beobachteten Symptomen bei den Patienten übereinstimmt. Es wurde festgestellt, dass einige Varianten die Funktion vollständig eliminierten, während andere einige Funktionen behielten, aber die Aktivität reduzierten.
Interessanterweise hatten bestimmte Patienten mit schweren Veränderungen völlig andere Präsentationen als erwartet. Diese Variabilität wirft Fragen darüber auf, wie ähnliche Variationen bei verschiedenen Personen zu unterschiedlichen Symptomen führen könnten, was darauf hindeutet, dass genetische und Umweltfaktoren eine Rolle spielen könnten.
Implikationen für die Behandlung
Die Ergebnisse könnten den Weg für potenzielle Behandlungen ebnen. Da einige Symptome von FLVCR1-assoziierten Störungen auf ernährungsbedingte Interventionen ansprechen können, könnte die Erhöhung der Nahrungsaufnahme von Substanzen, die FLVCR1 transportiert, eine Strategie zur Bewältigung dieser Zustände sein. Cholin ist besonders wichtig für die Gehirnentwicklung, und viele Menschen bekommen nicht genug, insbesondere in einkommensschwachen Regionen.
Es ist erforderlich, zu untersuchen, ob eineSupplementierung mit Cholin oder Ethanolamin von Vorteil für Personen mit FLVCR1-Varianten sein könnte. Ernährungsstrategien könnten helfen, einige der Entwicklungsherausforderungen im Zusammenhang mit diesen Störungen zu mildern.
Fazit
Die Untersuchung von FLVCR1 hebt die Bedeutung genetischer Faktoren für Gesundheit und Krankheit hervor. Die breite Palette von Symptomen im Zusammenhang mit Veränderungen in diesem Gen zeigt, wie wichtig Transportproteine für normale Körperfunktionen sind. Weitere Forschung ist notwendig, um potenzielle Behandlungen, ernährungsbedingte Interventionen und die umfassenderen Implikationen dieser Erkenntnisse für das Verständnis vererbter Bedingungen zu erkunden.
Während Wissenschaftler weiterhin FLVCR1 und verwandte Transportproteine untersuchen, besteht die Hoffnung, die Diagnose und Behandlung für diejenigen zu verbessern, die von diesen komplexen genetischen Störungen betroffen sind.
Titel: Biallelic variation in the choline and ethanolamine transporter FLVCR1 underlies a pleiotropic disease spectrum from adult neurodegeneration to severe developmental disorders
Zusammenfassung: FLVCR1 encodes Feline leukemia virus subgroup C receptor 1 (FLVCR1), a solute carrier (SLC) transporter within the Major Facilitator Superfamily. FLVCR1 is a widely expressed transmembrane protein with plasma membrane and mitochondrial isoforms implicated in heme, choline, and ethanolamine transport. While Flvcr1 knockout mice die in utero with skeletal malformations and defective erythropoiesis reminiscent of Diamond-Blackfan anemia, rare biallelic pathogenic FLVCR1 variants are linked to childhood or adult-onset neurodegeneration of the retina, spinal cord, and peripheral nervous system. We ascertained from research and clinical exome sequencing 27 individuals from 20 unrelated families with biallelic ultra-rare missense and predicted loss-of-function (pLoF) FLVCR1 variant alleles. We characterize an expansive FLVCR1 phenotypic spectrum ranging from adult-onset retinitis pigmentosa to severe developmental disorders with microcephaly, reduced brain volume, epilepsy, spasticity, and premature death. The most severely affected individuals, including three individuals with homozygous pLoF variants, share traits with Flvcr1 knockout mice and Diamond-Blackfan anemia including macrocytic anemia and congenital skeletal malformations. Pathogenic FLVCR1 missense variants primarily lie within transmembrane domains and reduce choline and ethanolamine transport activity compared with wild-type FLVCR1 with minimal impact on FLVCR1 stability or subcellular localization. Several variants disrupt splicing in a mini-gene assay which may contribute to genotype-phenotype correlations. Taken together, these data support an allele-specific gene dosage model in which phenotypic severity reflects residual FLVCR1 activity. This study expands our understanding of Mendelian disorders of choline and ethanolamine transport and demonstrates the importance of choline and ethanolamine in neurodevelopment and neuronal homeostasis.
Autoren: Daniel G Calame, J. H. Wong, P. Panda, D. T. Nguyen, N. C. P. Leong, R. Sangermano, S. G. Patankar, L. AlAbdi, S. Safwat, K. Flannery, Z. Dardas, J. M. Fatih, C. Murali, V. Kannan, T. E. Lotze, I. Herman, F. Ammouri, B. Rezich, S. Efthymiou, S. Alavi, D. Murphy, Z. Firoozfar, M. E. Nasab, A. Bahreini, M. Ghasemi, N. A. Haridy, H. R. Goldouzi, F. Eghbal, E. G. Karimiani, V. M. Srinivasan, V. K. Gowda, H. Du, S. N. Jhangiani, Z. Coban-Akdemir, D. Marafi, L. Rodan, S. Isikay, J. A. Rosenfeld, S. Ramanathan, M. Staton, K. C. Oberg, R. D. Clark, C. Wenman, Lo
Letzte Aktualisierung: 2024-02-13 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.02.09.24302464
Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.02.09.24302464.full.pdf
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