Registro Toscano Difetti Congeniti
VI Corso Residenziale
Cortona, 29-30 nov.2007
OSTEOGENESI IMPERFETTA
Monica Mottes
Dip. Materno Infantile e di Biologia e Genetica
Università di Verona
[email protected]
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O.I. aspetti molecolari
• Nella maggioranza dei casi (≤ 90%) è imputabile a
mutazioni ad effetto dominante in uno dei due geni,
COL1A1 e COL1A2, codificanti per il collagene I.
• Molte sono le mutazioni “de novo” casi sporadici
• Nella forma lieve (OI I) spesso  casi familiari
• Mosaicismo germinale in genitori sani può causare
ricorrenza (5-7%)
• Mutation database (>>1000 mut):
www.le.ac.uk/genetics/collagen/index.html
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I geni del
collagene I:
52 esoni di piccole
dimensioni “standard”
(45,54, 99, 108 bp)
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Motivo a tripla elica
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OI: correlazioni genotipo-fenotipo
 difetto qualitativo OI tipo IV, III, II
(p.es. sostituzione Gly
in COL1A1 O COL1A2)
 difetto quantitativo
(allele COL1A1 silente)
mod, sev,
letale
OI tipo I
lieve
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OI: correlazioni genotipo genotipo
per sostituzioni di glicina
COL1A1
COL1A2
NL
L
> mutazioni L in COL1A1, effetto piu’ grave
sost. G-Ser sono le piu’ frequenti in entrambi i geni e spesso NL
P
I
(dati da : OI consortium, Hum Mutat 2007, 28:209)
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1.Ereditarietà dell’O.I.
Autosomica dominante
sporadica
familiare
ricorrente
(mosaicismo germinale)
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2.Ereditarietà dell’O.I.
Autosomica recessiva (c.ca 5% dei casi di OI)
• Recentemente (2006-2007) identificati due nuovi loci
malattia, causa di OI severa/letale con eredità AR
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OI: correlazioni genotipo fenotipo
• Qualche caso esemplare dalla nostra
esperienza di diagnostica molecolare
-G.Venturi, M. Corradi
Sez. Pediatria DMIBG & Azienda Ospedaliera, Verona
- M.Valli
Dip. Biochimica, Pavia
- JC Marini
NIH Bethesda
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OI : diagnostica molecolare
• Sequenziamento diretto DNA genomico COL1A1 e
COL1A2 esoni + splicing junctions
• Quando disponibile biopsia:
• anche analisi dei trascritti (p.es. per mutazioni di
splicing) e
analisi biochimica: valutazione delle catene collageniche
• La ricerca della mutazione causale ha tempi lunghi
• La DP è possibile solo per mutazioni già caratterizzate in
famiglia
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OI I-caso familiare
Mottes et al.,
J Med Genet
1990; 27:367
1. Analisi di linkage con polimorfismi intragenici:
locus concordante è COL1A1
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OI I-caso familiare
2. Analisi biochimica: catene
collageniche hanno mobilità
normale
3. Test “allele nullo: un allele
COL1A1 non produce mRNA stabile
g-DNA
a1(I)
a2(I)
C
P
mRNA
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OI I –caso familiare
• 4. Mutazione causale (in eterozigosi):
Gene COL1A1 Esone 41 g.12698 C>T
CAG (Gln)TAG (Stop)
N.B. mRNA contenenti codoni di terminazione prematura
vanno incontro a degradazione 
Nonsense Mediated Decay (NMD)
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OI severa (II/III)-caso sporadico
♀ deceduta all’età di 18 m per problemi respiratori
*
*
medium
cell layer
Analisi biochimica: catene a1(I)
anomale *
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OI severa (II/III)-caso sporadico
• Mutazione:
gene COL1A1 esone 46
G>C (g.13924 AF017178)
GGA(gly910)GCA (ala)
•La mutazione abolisce un
sito MspI:
Allele normale=279 bp
Allele mutato= 315 bp
N OI P
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OI letale ricorrente 1.
Analisi biochimica:
migrazione anomala * catene a1(I)
minore secrezione procollagene I
*
17
OI letale ricorrente 1:
mosaicismo parentale
• Mutazione: gene COL1A1
esone
G>A(g.8867 AF017178)
GGC(gly415)AGC(ser)
(abolisce un sito MspI) *
• presente in eterozigosi nel
feto affetto, in quota
variabile nel padre:
26-29% spermatozoi
ASO
RFLP
*
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OI letale ricorrente 2
m
c.l.
*
*
Analisi biochimica:
migrazione anomala * catene a1(I)
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OI letale ricorrente 2.
• Sequenziamento completo (esoni +
splicing junctions) dei geni COL1A1 e
COL1A2  esito negativo
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Nuovi loci malattia per OI:
Morello et al., Cell 127, 291-304, 2006
Cabral et al., Nature genet. 39,359-365, 2007
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Biosintesi del collagene
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Nuovi loci per OI
LEPRE 1 (1p34)  prolyl3-idrossilasi 1
CRTAP (3p22)  cartilage associated protein
Il complesso P3H1+CRTAP+CYPB (ciclofilina B)
è responsabile dell’idrossilazione del residuo a1(I) Pro986:
assenza di idrossilazione= collagene anormale e grave deficit di
mineralizzazione ossea
Le mutazioni LEPRE1 e CRTAP causa di OI sono del tipo
“PERDITA DI FUNZIONE”
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OI letale ricorrente 2.
• Screening delle regioni codificanti di:
• CRTAP (6 esoni + s.j.) : negativo
• LEPRE1 (14 esoni + s.j.) : positivo
• Mutazione (in omozigosi):
c. 1391delC
frameshift nell’esone 9, produce PTC
nell’esone 10.
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OI letale ricorrente 2:
eredità AR
Rischio di ricorrenza per la coppia: 25%
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CONCLUSIONI
• I dati molecolari mostrano la notevole
eterogeneità genetica dell’OI
• Nella maggior parte dei casi (>90%) il difetto è a
carico dei geni collagenici (COL1A1/COL1A2)
• Screening negativo e trasmissione AR
suggeriscono ricerca in altri loci (CRTAP e
LEPRE1) nelle forme gravi
• Altri loci malattia potranno essere identificati in
futuro
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CLASSIFICAZIONE
AGGIORNATA
Sillence (>90%)
Glorieux (<5%)
Morello et al., Cabral et al. (5%)
TIPO
OMIM#
EREDITA’
GENE
I lieve
II letale
166200
AD
COL1A1
166210
AD
COL1A1, COL1A2
III severo
IV moderato
V moderato
VI mod/severo
VII severo
VIII letale
166210
AD
COL1A1, COL1A2
166220
AD
COL1A1, COL1A2
%610967
AD
%610968
AD
? Collagene normale
? Collagene normale
610682
AR
CRTAP
610915
AR
LEPRE1
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