Unraveling potential disease modifiers of myotonic dystrophy type 1

Abstract

[spa] La distrofia miotónica tipo 1 (DM1) es un trastorno multisistémico, progresivo y no tratable con una expansión CTG en el gen DMPK que es la base de la patología. La compleja naturaleza multisistémica de la DM1 no puede explicarse únicamente por dicha expansión y la identificación de otros modificadores de la enfermedad es clave para comprender la patología completa de la DM1. Por lo tanto, el objetivo principal de este proyecto de doctorado ha sido investigar los posibles modificadores de la enfermedad y estudiar su relación con el fenotipo clínico de la DM1. Concretamente, la Tesis se ha centrado en el estudio de cinco modificadores potenciales de la enfermedad a nivel genético (repeticiones con variantes), transcripcional (transcripción antisentido), proteico (RAN translation), epigenético (metilación del ADN) y de ARNs no codificantes (miRNAs).

Durante mucho tiempo se pensó que la expansión de CTGs era una secuencia ininterrumpida, pero evidencias crecientes mostraron la existencia de variaciones dentro de las repeticiones CTG, aunque su influencia en la patología DM1 aún no está clara. Para dilucidar la relación de estas variantes con el fenotipo clínico de DM1, se examinó una cohorte española de 49 pacientes con DM1, donde se identificó una familia portadora de patrones complejos de repeticiones variantes de CCG. Los estudios clínicos mostraron que estos individuos portadores de variantes repetidas presentaron características clínicas atípicas, lo que dificultaba el diagnóstico de DM1, manifestaron la enfermedad a una edad tardía, pero con síntomas clínicos más graves, relacionada con el envejecimiento.

Otro modificador potencial de la enfermedad es el mecanismo de transcripción bidireccional, en el que la transcripción se produce tanto en dirección sentido como antisentido (AS) en el locus del gen. Además, se ha descubierto que la traducción no ATG (RAN) asociada a la repetición, que se origina en la cadena antisentido, produce proteínas de poliglutamina potencialmente tóxicas. Para estudiar la influencia de la transcripción de DM1-AS y la traducción de RAN en la patología de DM1, analizamos tres cultivos celulares primarios de diez pacientes con DM1. En conjunto, los pacientes con DM1 tenían niveles más bajos de tránscritos de DM1-AS en comparación con los controles, que se presentaban como un grupo heterogéneo con y sin la inclusión de la repetición expandida. La traducción no ATG (RAN translation) no estaba presente en las células DM1 derivadas de pacientes, o en cantidades tan bajas que las técnicas actuales no pudieron detectar su presencia.

Para investigar la contribución de la epigenética a la complejidad de DM1, comparamos los perfiles de metilación del ADN en las cuatro islas CpG (CpGi 374, dividida en CTCF1 y CTCF2; CpGi 36; CpGi 43; CpGi 74) que residen en el locus DMPK en distintos tejidos DM1 y en células derivadas de pacientes con distintos fenotipos clínicos. Nuestros resultados mostraron un gradiente de hipermetilación del ADN en la región CTCF1 en muestras de sangre con una edad de inicio decreciente y la hipermetilación de CTCF1 se correlacionó con la gravedad de la enfermedad y el tamaño de expansión de CTG. Los casos hipermetilados mostraron una mayor probabilidad de transmisión materna y la hipermetilación de CTCF1 en el progenitor se asoció con una contracción de la expansión de CTG tras la transmisión generacional.

Además, las células derivadas de pacientes DM1 conservaron los patrones de metilación observados en los tejidos. Finalmente, nuestros resultados mostraron un patrón epigenético específico del músculo DM1, con una pérdida de metilación en CpGi 43, una región que contiene un promotor DMPK alternativo, acompañada de una hipermetilación de la región CTCF1 en muestras musculares.