Reabsorció renal d'aminoàcids: anàlisi de mutacions de SLC7A9, el gen de cistinúria de tipus B, i generació d'un model murí "knockout" de Slc7a8

Abstract

[cat] La cistinúria és una aminoacidúria hereditària autosòmica recessiva (tipus I, OMIM 220100) i dominant amb penetrança incompleta (tipus no I, OMIM 600918) caracteritzada per un defecte en el transport d'aminoàcids bàsics i cistina que afecta les cèl·lules epitelials del túbul renal i de l'intestí. Es manifesta per una hiperaminoacidúria de cistina i aminoàcid dibàsics. La cistina precipita formant càlculs renals que poden produir obstruccions, infeccions i insuficiència renal en alguns casos. S'han descrit tres fenotips: I, no-I i mixte. El 1994 es clonà el cDNA humà de SLC3A1 (que codifica per rBAT), es mapà al cromosoma 2p16, i el nostre grup trobà mutacions en pacients de cistinúria de tipus I. Aquestes mutacions causaven un defecte en el transport quan s'expresaven en oòcits. S'ha acotat el locus de cistinúria de tipus no I al cromosoma 19q13.1, en una zona compresa entre els marcadors C13 i D19S587 de 2,3 Mb. S'ha clonat el gen SLC7A9 que codifica per a la subunitat lleugera de rBAT, b0,+AT. S'ha realitzat un anàlisi exhaustiu de mutacions del gen SLC7A9 en pacients de cistinúria. Aquestes mutacions causen pèrdua de funció del sistema de transport b0,+. El 88% dels al·lels associats al fenotip no I presenten mutacions a SLC7A9 indicant que és el principal responsable del tipus no I. S'han identificat 52 i 24 mutacions noves a SLC7A9 i SLC3A1 en 164 famílies amb cistinúria de l' Internacional Cystinuria Consortium (ICC), que eleven el total de mutacions publicades a 66 i 105 a SLC7A9 i SLC3A1 respectivament. Les mutacions identificades per l'ICC expliquen el 90,5%, 87,6% i 89,3% de pacients amb cistinúria de tipus I, no I i mixt, respectivament. Les mutacions més freqüents de SLC3A1 i SLC7A9 són p.M467T (26,4% dels al·lels mutats) i p.G105R (27,4% dels al·lels mutats) respectivament. L'anàlisi del mRNA de vuit mutacions puntuals de SLC7A9 , que no afecten zones consens de splicing , revela que tres d'elles (les freqüents p.R333W i c.614dupA i la rara c.586C>T) presenten alteracions en el splicing . Aquestes mutacions eleven el percentatge d'al·lels amb splicing erroni del 7% al 28%. Per estudis de correlació genotip-fenotip s'ha observat que majoritàriament les mutacions a SLC3A1 i SLC7A9 s'associen a fenotips I i no I respectivament, però aproximadament el 12% dels heterozigots de SLC7A9 presenten fenotip I, i només el 4% dels heterozigots de SLC3A1 (mutació dupE5-E9) presenten fenotip no I. Aquesta dissociació entre genotip i fenotip ha motivat la proposta d'una nova classificació de la cistinúria: tipus A, causat per dues mutacions a SLC3A1 ; tipus B: causat per dues mutacions a SLC7A9 ; i un possible tipus AB, causat per una mutació a cada un dels gens. Els nostres resultats demostren que l'herència digènica (AB) no dóna lloc a un desenvolupament complet de la malaltia (litiasi), encara que pot agreujar l'hiperexcreció d'aminoàcids. Aproximadament el 13% dels al·lels de pacients amb cistinúria de l'ICC no han estat explicats per mutacions a SLC3A1 o SLC7A9 Aquests al·lels podrien explicar-se per mutacions al promotor o introns, a polimorfismes o a mutacions a altres gens. S'han identificat dos polimorfismes de canvi d'aminoàcid (p.V142A i p.L223M) i tres a la regió promotora de SLC7A9 (c.1-313G>T i c.1-617G>T c.1-1314G>A) que estan associats a cistinúria, suggerint un possible paper d'aquests polimorfismes en la malaltia o l'existència de mutacions associades a aquests encara no identificades. D'altra banda, el polimorfisme IVS8+8C>A en el gen candidat SLC7A8 (LAT-2) sembla que està associat a cistinúria, suggerint un possible paper causatiu o modulador de LAT-2 en el fenotip cistinúric. S'ha descartat la implicació de SLC7A10 (asc-1) en la cistinúria. S'ha començat a generar un ratolí knockout per Slc7a8 (LAT-2) per conèixer el seu possible paper en el fenotip cistinúric i en els altres teixits on s'expressa.

[eng] Cystinuria is an autosomal recessive (type I, OMIM 220100) and dominant with low penetrance (type non-I, OMIM 600918) aminoaciduria due to a disorder of renal reabsorption of cystine and dibasic amino acids, which results in urolithiasis of cystine. Three cystinuria phenotypes have been described: I, non-I and mixed. Cystinuria is due to mutations in the heavy subunit rBAT (SLC3A1) and in the light subunit b0,+AT (SLC7A9) of the heteromeric amino acid transporter system b0,+. We narrowed down the locus for type non-I cystinuria on chromosome 19q13.1 to 2,3 Mb, between markers C13 and D19S587. Then cloned SLC7A9, the gene that encodes for the light subunit of rBAT, b0,+AT. We performed an exhaustive mutation analysis of SLC7A9 in cystinuria patients. These mutations caused loss of function of the system b0,+. We have identified 52 new mutations in SLC7A9 and 24 in SLC3A1 from 164 probands that increases the total number of mutations to 66 and 105 respectively. The mutated alleles reached an average of 86.8%. Mutations in SLC3A1 (type A) and in SLC7A9 (type B) accounted for 44.3% and 55.7% of the alleles identified. These data demonstrate that SLC7A9 is the main non-Type I cystinuria gene. The mRNA analysis of eight point mutations in SLC7A9, which do not affect splicing consensus sequences, revealed that three of them showed aberrant splicing. These mutations increase the percentage of alleles with aberrant splicing from 7% to 28%. SLC3A1 heterozygotes showed phenotype I with the exception of some carriers of dupE5-E9, which showed phenotype non-I. SLC7A9 heterozygotes showed phenotype non-I, with the exception of eleven mutations. Therefore we proposed a new cystinuria classification based on genetic criteria: type A caused by two mutations in SLC3A1 (rBAT), type B caused by two mutations in SLC7A9 (bo,+AT) and, the possibility of type AB with one mutation on each of the above genes. Our results indicate that digenic inheritance contributes to the urine phenotype but none of the AB individuals presented cystine urolithiasis. There are still 13% of unexplained alleles. Our results suggest that these alleles may be due to amino acid change polymorphisms and to promoter variants in SLC7A9, rather than to mutations in a third gene.