Nuova mutazione genica coinvolta nell’epilessia

I recettori N-metil-D aspartato (NMDARs) sono dei recettori ionotropici coinvolti nella trasmissione postsinaptica neuronale. Sono eterotetrameri composti da due subunità GluN1, che legano la glicina, e due subunità GluN2, leganti il glutammato. L’attivazione recettoriale richiede la presenza di entrambi i ligandi e risulta in un cambio conformazionale con conseguente apertura del poro transmembrana, che determina un influsso di sodio e calcio. Mentre GluN1 è espressa ubiquitariamente nel cervello, l’espressione dei 4 sottotipi di GluN2 (A-D) varia nello spazio e nel tempo: le forme A e C sono espresse dopo la nascita e i loro livelli crescono progressivamente con l’età; GluN2B e GluN2D, invece, sono solo prenatali e decrescono in molte aree del cervello con l’età. Il recettore NMDAR gioca un ruolo importante in un ampio spettro di funzioni cerebrali come l’apprendimento, la memoria, la plasticità sinaptica e lo sviluppo del sistema nervoso. Recentemente sono state identificate delle mutazioni a carico di questo recettore in diverse condizioni patologiche: epilessia, ritardo dello sviluppo, disabilità intellettiva, autismo, iperattività/deficit dell’attenzione (ADHD) e schizofrenia.

É stato suggerito che il gene GRIN2A, codificante per la subunità GluN2A, possa costituire un sito critico per le mutazioni nei pazienti che presentano crisi epilettiche a sviluppo precoce. In diversi disordini neurologici, come l’epilessia e disabilità intellettive/ritardo dello sviluppo (ID/DD), sono state riscontrate, infatti, delle mutazioni in tale subunità.

Nello studio proposto è stato valutato il fenotipo ed il meccanismo alla base della mutazione missense GRIN2A, identificata mediante la tecnica di sequenziamento di nuova generazione, nell’epilessia focale idiopatica.

Per tale fine, il DNA genomico dei pazienti con epilessia e ID/DD è stato sottoposto ad un’analisi di next generation sequencing valutando circa 300 geni legati ad entrambe le condizioni. É stata così identificata una mutazione de novo missenso, Asp731Asn di GluN2A (D731N), in un bambino affetto da epilessia e DD. Questa mutazione è localizzata in una porzione del dominio legante l’agonista (ABD), il glutammato, nella subunità GluN2. Tale residuo è conservato nell’ABD nei vertebrati e in tutte le subunità NMDAR, suggerendo un ruolo importante nella funzione del recettore. Per quanto concerne i segni clinici, il probando mostra un ritardo dello sviluppo e un’attività cerebrale anomala confermata con EEG. Gli effetti di una mutazione missenso GRIN2A sulla funzione di NMDAR sono stati valutati elettrofisiologicamente in vitro mediante registrazioni di corrente elettrica attraverso il two-electrode voltage clamp ed il whole cell voltage clamp. Le analisi funzionali rivelano che la mutazione D731N riduce il potere del glutammato di circa 3000 volte, limita l’ampiezza della risposta di corrente, diminuisce il time course della risposta sinaptica e la probabilità di apertura del canale, oltre ad aumentare la sensibilità ai modulatori allosterici negativi. La combinazione di questi effetti determina la riduzione della funzione di NMDAR. 

Nello studio proposto attraverso la next generation sequencing è stata identificata una mutazione missenso in GRIN2A (Asp731Asn) in un paziente pediatrico che presentava epilessia e DD.

Dal momento che la mutazione D731N, osservata per la prima volta dal gruppo di Gao et al., riduce l’attivazione di NMDAR, è plausibile che l’ipofunzione del recettore possa essere coinvolta nella patogenesi dell’epilessia.

Fonte:

Kai Gao et al. A de novo loss-of-function GRIN2A mutation associated with childhood focal epilepsy and acquired epileptic aphasia. PLoS ONE; 2017; 12(2): e0170818.