Fibrosi cistica
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1. Descrizione clinica
2. Genetica
3. CFTR come proteina
4. Fisiologia della CFTR
5. Cosa c’è di sbagliato in DF508?
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1. Quadro clinico della fibrosi cistica
La fibrosi cistica è una malattia ereditaria (con esito fatale fino a poco tempo fa) che
impedisce il trasporto del cloro negli epiteli, altera la conduttanza ionica della
membrana plasmatica e causa uno sbilanciamento dei fluidi. Queste alterazioni locali
provocano ostruzione polmonare, insufficienza pancreatica, sterilità, e un’alta
concentrazione di elettroliti nel sudore. È la malattia autosomiale recessiva più
comune nelle popolazioni Caucasiche.
cistifellea
Il dotto cistico
diventa
fibrotico
(invaso da
tessuto fibroso)
dotto
epatico
La pelle è salata (normalmente
il primo segno).
Un muco spesso e viscoso
copre i tratti respiratorio e
digestivo.
Infezioni respiratorie.
Sterilità maschile
intestino
tenue
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2. Genetica della FC
La FC è la più comune malattia autosomale recessiva nelle popolazioni europee nordoccidentali. La frequenza cromosomica (braccio lungo del cromosoma 7) è ~ 1/40:
Una persona su 20 porta un gene FC difettoso ed è un eterozigote (WT / FC difettoso).
“portatore”
materno mutante
eterozigote
1 matrimonio
su 400
coinvolge 2
eterozigoti
“portatore”
paterno mutante
eterozigote
FC
FC
WT
WT
normal phenotype
normal phenotype
noncomplementazione:
1 nato su 1600 ha FC
omozigote
FC
“portatore”
eterozigote
“portatore”
eterozigote
omozigote
normale
FC
FC
FC
WT
FC
WT
WT
WT
fenotipo FC
fenotipo normale
fenotipo normale
fenotipo normale 4
3. La Proteina Codificata dal Gene della Fibrosi Cistica:
Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR)
Un canale Cl2 insiemi di 6 domini transmembrana
2 “cassette di legame per l’ATP” (“proteina di trasporto ABC ”)
Cl-
est
int
N
ATP
ATP
dominio-R
C
5
Fino al 2002, esistevano solo ipotesi circa la struttura
su scala atomica delle proteine di trasporto ABC
R
Big Alberts 11-16
© Garland Publishing
6
CFTR è un canale al Cl- attivato dalla fosforilazione e dall’idrolisi dell’ATP
est
int
dominio-R
N
protein kinasi A
cAMP-dipendente
ATP
ATP
C
7
CFTR è un canale al Cl- attivato dalla fosforilazione e dall’idrolisi dell’ATP
Cl-
est
int
N
ADP
OP
O
O
O
O
O
P
O
O-
ADP
dominio-R
-O
O
P
O
O
O
P
-O O
C
O
8
recettore
proteina G
i q s t
effettore
canale enzima
messaggero
intracellulare
Ca2+ cAMP
citosol
kinasi
la proteina fosforilata è
un canale ionico
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4. CFTR aiuta a controllare il flusso di acqua attraverso gli epiteli
- particolarmente importante è questo processo a livello degli epiteli polmonari -
Cl- lume
Na+
acqua
superfice
“apicale”
Cl-
Na+
1. I canali al Na+ degli
epiteli sono di solito
aperti, ma un intenso
flusso di Na+ richiede un
controione.
2. Se il CFTR è aperto,
il Cl- diventa il
controione. Quindi NaCl
fluisce attraverso la
membrana nel lume.
3. l’acqua quindi fluisce
attraverso le cellule per
mantenere la pressione
osmotica.
La superfice “basale” (rivolta
verso il sangue) è normalmente
molto permeabile agli ioni
4. Risultato: una
soluzione isotonica di
NaCl fluisce dal sangue
al lume* (o vice-versa)
* nel caso degli epiteli polmonari ciò diluisce 10
il muco favorendo gli scambi respiratori
ghiandola sudoripara
Ciò spiega perchè I pazienti di FC hanno
un sudore particolarmente salato.
2. dotto
a. Una pompa del Na+ sulla membrana che si
affaccia sul versante basale dell’epitelio tiene il
Na+ intracellulare basso.
b. Ciò attrae Na+ e Cl- dal lume all’interno delle
cellule epiteliali quando il CFTR è attivato.
c. Ma le giunzioni strette non permettono il flusso
di acqua.
d. Risultato: il sudore è depletato di sale.
1. gomitolo
Il gradiente osmotico favorisce la secrezione di sale.
“il sudore è isotonico.
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5. Cosa c’è di sbagliato nel DF508?
Cl-
est
int
N
dominio-R
La mutazione più comune (70% dei mutanti):
una delezione di un singolo codon (3-nt) in posizione 508
nella ATP-binding cassette #1.
Una fenilalanina è deleta.
C
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CFTR-DF508 normalmente non raggiunge la membrana plasmatica;
WT CFTR
CFTR-DF508
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