Le funzioni del gene TBX1:
progressi recenti
Antonio Baldini & Elizabeth Illingworth
Telethon Institute of Genetics and Medicine
&
Institute of Genetics and Biophysics
Napoli, Italy
Obiettivi della ricerca di base
• Diagnostica molecolare
• Identificazione del gene che causa la
malattia
• Studi funzionali
• Sviluppo delle basi per future terapie
(convenzionali o geniche)
Diagnosi di del22q11
del
22
FISH
Gene A
A
Gene B
B
C
D
E
LZTR1
CRKL
HCF2
ZNF74
RANBP1
HTF9C
T10
TRXR2
COMT
ARVCF
NLVCF
UFD1L
CDC45
CLD5
CDCREL1
GPIB
TBX1
GNB1L
HIRA
DGCR6
PRODH
IDD
STK22A
ES2EL
GSCL
SLC25A1
CLTCL
Del22q11.2
Cen
3Mb (90%)
1.5Mb (10%)
Geni e sintomi clinici in sindromi
da delezione
Regione deleta
Geni
a
b
c
d
e
?
Sintomi clinici
f
g
h
MODELLI ANIMALI NELLO STUDIO
DELLE MALATTIE UMANE
“Ingegneria cromosomica”
Generazione del primo modello murino
della del22q11.2 (Lindsay-Illingworth, 1999)
Topo Df1
-Arco aortico interrotto
-Timo piccolo
-Paratiroidi piccole
-Anomalie neurocomportamentali
Identificazione del gene critico
nel topo
del22q11
Idd
Es2el
Comt Tbx1Cdcrel1 Ufd1l
Hira
Df1
Lindsay-Illingworth et al., 2001
Jerome et al., 2001
Merscher et al., 2001
Mutazioni del gene TBX1
in pazienti con sintomi da
del22q11 ma senza delezione
Yagi et al., 2003
Paylor et al., 2006
Zweier et al., 2007
Mutazioni TBX1
F157Y
TBX1
T-box
H194Q
1250delC
T-box
1320-1342del
T-box
G319S L411P
NLS1
Funzioni del gene
• Definizione dei processi di sviluppo in
cui il gene e’ coinvolto
• Definizione dei tempi in cui il gene e’
necessario
Processo di sviluppo
espansione
differenziamento
+
-
Cellule
progenitrici
Tbx1
Cellule differenziate
specializzate
(per es. cellule
muscolari cardiache)
Tbx1
Proliferation
Differentiation
Cardiac Progenitors (SHF)
Come funziona (I)
Tbx1
Gene bersaglio
Come funziona (I)
Tbx1
Gene bersaglio
Attivazione di “geni bersaglio”
Come funziona (II)
Tbx1
X
Y
Come funziona (II)
Interazioni proteina-proteina
con conseguente modifica delle
caratteristiche funzionali della
proteine coinvolte
X
Tbx1
Y
A
Tbx1
Gene bersaglio
(per es. Fgf8)
(per es. Smad1)
X
B
Tbx1
Tbx1-M
A
Gene bersaglio
(per es. Fgf8)
(per es. Smad1)
X
B
Tbx1
A
Tbx1
Gene bersaglio
(per es. Fgf8)
X
B
Tbx1-M
Mutazione in un
paziente VCFS
(per es. Smad1)
Tbx1
?
Possibili approcci per ristabilire
l’equilibrio (nel topo)
• Aumentare il dosaggio di Tbx1
– Eccesso di Tbx1 e’ dannoso (esempi gia’
pubblicati)
• Aumentare il dosaggio dei geni bersaglio
– Molti geni coinvolti (esempio Fgf8).
• Agire sui processi di sviluppo anomalo
– Inibire geni che favoriscono il differenziamento o
sopprimono la proliferazione cellulare.
• Ridurre la sensibilita’ dei tessuti al dosaggio
di Tbx1
–?
Tempi critici di funzionamento
Topo
7
Giorni
di
gestazione
16
Uomo
8
9
10
Difetti cardiaci
20
24
28
11
12
Palatoschisi
33
PROBLEMI PSICHIATRICI?
41
Obiettivi futuri
• Definire esattamente il danno (molecolare)
derivante dalla perdita di Tbx1.
• Se e quando avvengono danni irreversibili.
• Identificare meccanismi in grado di “attivare”
la copia normale del gene Tbx1 o dei suoi
geni bersaglio.
Supporto Finanziario
National Institutes of Health (NIH), USA
Telethon Italia
Comunita’ Europea
Ministero Universita’ Ricerca
RINGRAZIAMENTI
(Baylor and IBT/TexasA&M)
Houston
Huansheng Xu
Zhen Zhang
Francesca Vitelli
Li Chen
Hedda Leeming
Tom Huynh
Gabriella Lania
Gabriella Fulcoli
Cinzia Caprio
Luna Pane
Rosa Serrentino
Diego Circolo
Sara Cioffi
COLLABORATORI
Elizabeth Lindsay-Illingworth
Robert Schwartz