ITEM METADATA RECORD
Title: Characterization of novel CDG-I defects. New insights in dolichol cycle regulation and ER quality control
Other Titles: Karakterisering van nieuwe CDG-I defecten. Inzichten in de regulatie van de dolichol cyclus en de kwaliteitscontrole in het ER
Authors: Vleugels, Wendy; M0116944
Issue Date: 24-Nov-2009
Abstract: De meeste proteïnen die tot expressie komen in een organisme ondergaan e en reeks veranderingen op een co- of post-translationele manier om hun w aaier aan biologische functies uit te breiden. Eén van deze co- of post- translationele modificaties is de aanhechting van suikerketens, ook wel glycosylatie genoemd. De glycosylatie van proteïnen is sterk geconservee rd doorheen het gehele fylogenetisch spectrum en is essentieel voor een aantal cellulaire functies zoals het opvouwen van proteïnen, intracellul air transport, cel adhesie, de activering van receptoren, endocytose, .. . . Het is dan ook logisch dat een defect in de glycosylatie van proteïn en leidt tot aandoeningen, ‘Congenital Disorders of Glycosylation’ (CDG) genaamd, met een breed spectrum aan klinische kenmerken waarbij zo goed als elk orgaan kan aangetast worden. In 1980 identificeerde Prof. Jaeke n de eerste CDG patiënten met een aangeboren defect in de N-glycosylatie van proteïnen. De ontdekking van dit eerste N-glycosylatie defect leidd e tot de identificatie van een brede waaier aan aandoeningen in dit comp lex proces. Tot op heden werden meer dan twintig N-glycosylatie defecten geïdentificeerd en breidde het CDG veld zich ook uit tot aandoeningen i n de O-glycosylatie van proteïnen en in de glycosylatie van lipiden. De meeste CDG types vertonen een defect in de eerste stappen van het N-glyc osylatie proces, namelijk in de opbouw van het precursor oligosaccharide Dol-PP-GlcNAc2Man9Glc3. Defecten in de opbouw van deze precursor worden CDG type I (CDG-I) aandoeningen genoemd en deze worden gekenmerkt door een hypoglycosylatie van proteïnen. Ondanks de identificatie van de vele CDG-I defecten is er een duidelijke stijging in het aantal onopgeloste CDG-I (CDG-Ix) gevallen. Met deze studie trachtten we dan ook het geneti sch defect in een groep van vijftig CDG-Ix patiënten te identificeren. Bij zevenentwintig van deze vijftig CDG-Ix patiënten vertoonde de analys e van de oligosacchariden gebonden aan lipiden (‘lipid-linked oligosacch arides’ of LLO) geen enkele afwijking, noch op kwalitatief als kwantitat ief vlak. Hoe kunnen we dan de hypoglycosylatie van proteïnen bij deze r eeks patiënten verklaren? We suggereerden dat deze patiënten mogelijk ee n defect vertoonden in het oligosaccharyltransferase (OST), een proteïne complex dat de transfer van het precursor oligosaccharide naar de prote ïnen katalyseert. Een genetische screening van de verschillende OST sube enheden bij deze zevenentwintig patiënten leidde slechts tot de identifi catie van één patiënt met een mogelijk defect in de ribophorin 2 su beenheid. De transfer van het precursor oligosaccharide op proteïnen kan echter ook aangetast worden door een opstapeling van fout opgevouwen gl ycoproteïnen in het lumen van het endoplasmatisch reticulum (ER). Een op stapeling van fout opgevouwen glycoproteïnen kan veroorzaakt worden door een defect in de retranslocatie van deze glycoproteïnen naar het cytoso l of door een defect in de afbraak van fout opgevouwen glycoproteïnen. N och een genetische screening van het Sec61 complex, dat betrokken is bij de retranslocatie van fout opgevouwen glycoproteïnen, noch een analyse van de vrije oligosacchariden, de afbraak producten van fout opgevouwen glycoproteïnen, onthulde het moleculair defect bij deze patiënten. Voor drieëntwintig andere CDG-Ix patiënten werd een defect in de opbouw van het precursor oligosaccharide nog niet uitgesloten op basis van LLO analyse. Een structurele analyse van de LLO bij deze patiënten leidde to t de identificatie van vijf patiënten met een ongewoon LLO profiel waarb ij de intermediairen Dol-PP-GlcNAc2Man3 en Dol-PP-GlcNAc2Man5 zich opsta pelden. Een genetische screening van de verschillende kandidaat genen id entificeerde geen enkele mutatie, maar de sterke gelijkenis in LLO profi el en klinisch fenotype suggereerde dat vier van deze vijf patiënten een zelfde genetische aandoening hebben. LLO analyse in een andere CDG-Ix pa tiënt toonde ook een opstapeling van Dol-PP-GlcNAc2Man3 aan, maar nu in combinatie met Dol-PP-GlcNAc2Man4. Deze patiënt is de eerste CDG-I patiënt met een defect in het mannosyltransferase ALG11. In de cellen van veertien andere CDG-Ix patiënten werd tijdens de LLO an alyse een opstapeling van Dol-PP-GlcNAc2Man5 gevonden. Vijf van deze pat iënten vertoonden een een defect in RFT1, een proteïne dat betrokken is bij de translocatie van Dol-PP-GlcNAc2Man5 van de cytosolische naar de l uminale kant van het ER membraan. Voordien was slechts één patiënt met een deficiëntie in RFT1 beschreven. De identificatie van deze vijf b ijkomende RFT1-CDG patiënten liet ons toe de klinische kenmerken van RFT 1-CDG te bepalen. Sensorineurale doofheid, wat slechts zeer zelden voork omt bij CDG patiënten, bleek karakteristiek te zijn voor een defect in R FT1. Een fundamentele studie op de cellen van RFT1-CDG patiënten leidde bovendien tot de identificatie van een nieuw type vrije oligosacchariden die afkomstig zijn van Dol-PP-GlcNAc2Man5: in de RFT1-CDG patiënten wer d Dol-PP-GlcNAc2Man5 omgevormd tot Dol-P en P-GlcNAc2Man5. Dit katabool proces werd eveneens aangetroffen bij andere CDG-I patiënten die interme diairen opstapelen zowel langs de cytosolische als de luminale kant van het ER membraan. De vorming van gefosforyleerde oligosacchariden in de c ellen van CDG-I patiënten is hoogstwaarschijnlijk betrokken bij de recyc lage van Dol-P, een snelheidsbepalend substraat voor N-glycosylatie. Een opstapeling van Dol-PP-GlcNAc2Man5 werd ook aangetroffen bij een and ere CDG-Ix patiënt, maar deze patiënt bleek een DPM2 deficiëntie te vert onen. DPM2 is een subeenheid van het DPM complex dat de synthese van Dol -P-Man vanuit GDP-Man en Dol-P katalyseert. In tegenstelling tot de ande re subeenheden van het DPM complex (DPM1 en DPM3) werd een DPM2 defect t ot dusver nog niet geassocieerd met CDG. DPM2-CDG vertoont sterke gelijk enissen met DPM1-CDG (CDG-Ie), zowel op klinisch als biochemisch vlak, e n verschilt sterk van een deficiëntie in DPM3. LLO analyse bij de groep CDG-Ix patiënten onthulde eveneens een patiënt die de intermediairen Dol-PP-GlcNAc2Man6 en Dol-PP-GlcNAc2Man6 opstapelt . Deze patiënt vertoonde een deficiëntie in ALG9 en is de derde beschrev en ALG9-CDG (CDG-IL) patiënt. Door de opstapeling van de twee verschille nde intermediairen vertoonde de cellen van deze ALG9 deficiënte patiënt een interessant model om de kwaliteitscontrole in het ER verder te bestu deren. Het meest opmerkelijke resultaat van deze studie is de verhoogde afbraak van fout opgevouwen glycoproteïnen met Man8GlcNAc2 isomeer C, wa t suggerereert dat het Man8GlcNAc2 isomeer C een nieuw afbraak signaal i s voor fout opgevouwen glycoproteïnen. Van de vijftig bestudeerde CDG-Ix patiënten werd het biochemisch defect gelokaliseerd in tweeëntwintig patiënten terwijl voor negen onder hen te vens het genetisch defect werd geïdentificeerd. Bovendien hebben fundame ntele studies op de cellen van een aantal CDG-I patiënten een nieuw lich t geworpen op de kwaliteitscontrole in het ER en de regulatie van de dol ichol cyclus. De eenenveertig overblijvende CDG-Ix patiënten vertonen mo gelijk een defect in proteïnen met een nog ongekende functie in de N-gly cosylatie of hebben een probleem in andere pathways die (in)direct de N- glycosylatie beïnvloeden. Het gebruik van krachtige genetische methoden zoals ‘homozygosity mapping’ en ‘full exome/genome sequencing’ zouden in de toekomst kunnen bijdragen tot de identificatie van het genetisch def ect bij deze patiënten.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Laboratory for Molecular Diagnosis
Department of Human Genetics - miscellaneous

Files in This Item:

There are no files associated with this item.

Request a copy

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.