El papel de CHASERR en trastornos del desarrollo
La investigación revela cómo CHASERR impacta los trastornos del desarrollo a través de la regulación de CHD2.
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Tabla de contenidos
Los Trastornos del Desarrollo afectan cómo una persona crece y aprende. Algunos de estos trastornos, como las encefalopatías epilépticas y de desarrollo, pueden causar retrasos graves en el desarrollo mental y físico. Una de las causas conocidas de estos trastornos son los cambios en nuestros genes, que pueden ocurrir cuando aparecen nuevas variantes que no se heredaron de los padres. Uno de esos genes es el CHD2, que juega un papel en cómo se desarrollan y funcionan las células del cerebro.
El papel de CHD2
El gen CHD2 es importante para producir proteínas que ayudan a manejar el ADN, el material que lleva nuestra información genética. Cuando hay cambios en el gen CHD2, puede llevar a varios problemas, especialmente en el cerebro. De hecho, muchas personas con problemas relacionados con CHD2 experimentan convulsiones, retrasos en el desarrollo y a veces autismo. Curiosamente, las exploraciones cerebrales de estas personas a menudo se ven normales, aunque algunos pueden mostrar signos de encogimiento del cerebro.
Cambios en CHD2
La mayoría de las variantes (o cambios) en CHD2 ocurren de manera espontánea y se conocen como cambios "de novo". Esto significa que aparecen por primera vez en la persona afectada, en lugar de ser heredados de los padres. Estos cambios suelen llevar a una pérdida de función, lo que significa que el gen no está funcionando como debería. Vienen en diferentes formas, como eliminaciones o cambios en partes específicas del gen que son cruciales para su función.
Introducción a CHASERR
Junto al gen CHD2 hay otro componente importante llamado CHASERR. Este es un ARN largo no codificante, lo que significa que ayuda a regular la expresión genética, pero no produce proteínas por sí mismo. En ratones, se ha demostrado que CHASERR controla la actividad del gen CHD2. Si CHASERR no funciona correctamente, puede llevar a problemas, especialmente en el desarrollo del cerebro.
La conexión entre CHASERR y trastornos
Hasta ahora, no se ha relacionado CHASERR con ninguna enfermedad humana, lo cual es bastante inusual. La mayoría de la investigación se ha centrado principalmente en genes que producen proteínas en lugar de genes no codificantes como CHASERR. Sin embargo, hallazgos recientes sugieren que CHASERR también puede jugar un papel en ciertos trastornos del desarrollo al influir en cómo opera el gen CHD2.
El estudio de caso
En este estudio, se identificaron tres individuos con trastornos del desarrollo similares. Cada uno tenía una Eliminación única en el gen CHASERR que no afectó al gen CHD2 en sí. A pesar de esto, los tres individuos mostraron retrasos en el desarrollo, rasgos faciales inusuales y problemas con el desarrollo de sus cerebros. Se encontró que tenían menos ARN de CHASERR, lo que generalmente lleva a una mayor actividad de CHD2. Esta situación resalta que cuando se elimina CHASERR, CHD2 puede volverse hiperactivo.
Síntomas de los individuos
La primera persona es una chica que mostró varios signos de retraso desde pequeña. Tuvo desafíos en el desarrollo, dificultades con el movimiento y rasgos faciales distintivos. Las exploraciones cerebrales revelaron algunos problemas con el desarrollo cerebral, particularmente con la mielinización, que es esencial para un buen funcionamiento nervioso. También experimentó ciertos tipos de convulsiones, pero no siguieron los patrones habituales que se ven en pacientes con problemas de CHD2.
El segundo individuo es un chico que también enfrentó obstáculos en el desarrollo junto con características faciales similares. Sus exploraciones cerebrales y exámenes mostraron problemas parecidos con el desarrollo nervioso, y tuvo movimientos inusuales en sus brazos y piernas.
El tercer individuo, otro chico, tuvo problemas de desarrollo y enfrentó desafíos en términos de movimiento y comunicación. Su actividad cerebral mostró patrones lentos sin convulsiones típicas, pero indicó un alto grado de retrasos en el desarrollo.
Hallazgos genéticos
A través de pruebas genéticas avanzadas, los investigadores descubrieron eliminaciones en el gen CHASERR en cada caso. Estas eliminaciones fueron todas únicas en tamaño y ubicación, pero consistentemente involucraron a CHASERR sin impactar al cercano CHD2. Curiosamente, la manera en que ocurrieron estas eliminaciones sugiere un mecanismo genético específico que involucra secuencias de ADN repetitivas, que es bastante común en el genoma humano.
Relación entre CHASERR y CHD2
El principal descubrimiento sobre CHASERR es su papel como regulador negativo de CHD2. Cuando se elimina CHASERR, la expresión de CHD2 aumenta, llevando a altos niveles de la proteína. En los individuos estudiados, esto resultó en un claro desequilibrio en la expresión genética, con CHD2 siendo demasiado activo, lo que a su vez interrumpió el desarrollo cerebral típico.
Implicaciones clínicas
Estos hallazgos iluminan lo importante que son los genes no codificantes como CHASERR en la regulación genética. Los resultados sugieren que no solo deberíamos centrarnos en genes codificadores de proteínas notables cuando investigamos trastornos genéticos, sino también prestar atención a los genes no codificantes, que pueden ser la clave para entender algunos de los casos más complejos.
Direcciones futuras
Los resultados incitan a los investigadores a revisar los datos existentes de estudios genéticos para encontrar más casos de trastornos relacionados con CHASERR. A medida que se recopile más información, podría ser posible identificar a otros individuos con eliminaciones o condiciones similares para entender mejor sus implicaciones.
La importancia de los lncRNAs
El estudio enfatiza la importancia de los ARN largos no codificantes en la gestión de la actividad genética. Estas moléculas de ARN juegan un papel fundamental en ajustar cuánta proteína se produce y cuándo. Las interrupciones en su función pueden llevar a desafíos de salud significativos, como se vio en estos individuos.
Conclusión
Esta investigación abre una nueva perspectiva en la genética de los trastornos del desarrollo. Resalta lo esencial que es investigar las regiones no codificantes del genoma y sus posibles impactos en la salud humana. A medida que los científicos continúan explorando las relaciones entre diferentes genes y sus elementos reguladores, hay esperanza para una mejor comprensión y opciones de tratamiento para aquellos afectados por trastornos del desarrollo complejos.
Título: Novel syndromic neurodevelopmental disorder caused by de novo deletion of CHASERR, a long noncoding RNA
Resumen: Abstract/SummaryGenes encoding long non-coding RNAs (lncRNAs) comprise a large fraction of the human genome, yet haploinsufficiency of a lncRNA has not been shown to cause a Mendelian disease. CHASERR is a highly conserved human lncRNA adjacent to CHD2-a coding gene in which de novo loss-of-function variants cause developmental and epileptic encephalopathy. Here we report three unrelated individuals each harboring an ultra-rare heterozygous de novo deletion in the CHASERR locus. We report similarities in severe developmental delay, facial dysmorphisms, and cerebral dysmyelination in these individuals, distinguishing them from the phenotypic spectrum of CHD2 haploinsufficiency. We demonstrate reduced CHASERR mRNA expression and corresponding increased CHD2 mRNA and protein in whole blood and patient-derived cell lines-specifically increased expression of the CHD2 allele in cis with the CHASERR deletion, as predicted from a prior mouse model of Chaserr haploinsufficiency. We show for the first time that de novo structural variants facilitated by Alu-mediated non-allelic homologous recombination led to deletion of a non-coding element (the lncRNA CHASERR) to cause a rare syndromic neurodevelopmental disorder. We also demonstrate that CHD2 has bidirectional dosage sensitivity in human disease. This work highlights the need to carefully evaluate other lncRNAs, particularly those upstream of genes associated with Mendelian disorders.
Autores: Anne O'Donnell-Luria, V. S. Ganesh, K. Riquin, N. Chatron, K.-M. Lamar, M. Aziz, P. Monin, M. O'Leary, J. K. Goodrich, K. V. Garimella, E. England, E. Yoon, B. Weisburd, F. Aguet, C. A. Bacino, D. R. Murdock, H. Dai, J. A. Rosenfeld, L. T. Emrick, S. Ketkar, Y. Sarusi, D. Sanlaville, S. Kayani, B. Broadbent, B. Isidor, A. Pengam, B. Cogne, D. G. MacArthur, I. Ulitsky, G. L. Carvill
Última actualización: 2024-02-07 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.01.31.24301497
Fuente PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.01.31.24301497.full.pdf
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