Samenvatting - Van gen naar ziekte; het dystrofinegen, betrokken bij Duchenne- en Becker-spierdystrofie

• 2 De ziekten

• Hoe erven Becker en Duchenne over?

  X-chromosomaal
• Hoe verloopt de ziekte?

  Niet kunnen lopen zonder steun tot 18 maanden.Het breidt uit van de benen naar de schoudergordel en bovenarmspieren, de romp en het middenrif. Voordat het 13de jaar is bereikt, is lopen niet meer mogelijk en tussen 15 en 20 jaar treedt ademhalingsinsufficientie op. congestieve cardiomyopathie komt bij alle patienten voor en is vaak de doodsoorzaak
• Wat is het ziekteverloop van Becker?

  Het klinische beeld is bij Becker zeer gevarieerd, spierzwakte staat wel op de voorgrond, maar dit op latere leeftijd en in minder ernstige mate, na een ziekteduur van 20-30 jaar komen de meesten toch ook in een rolstoel. cardiomyopathie komt bij ongeveer de helft van de patienten voor en overheerst soms het klinisch beeld. Andere symptomen: inspanningsgebonden spierkrampen, mentale retardatie, rabdomyolyse of maligne hyperthermie.
• Hoe zit het met draagsters in het dystorfine gen op het X chromosoom?

  Deze kunnen ook spierzwakte ontwikkelen, soms met abnormale verdelingen en hartspierafwijkingen. Dit komt door abnormale inactivatie van het X-chromosoom.

• 3 Het gen

• Hoe ziet het DMD gen eruit?

  Het DMD-gen bleek extreme afmetingen en een uitzonderlijke complexiteit te bezitten. Het gen meet 2,4

  miljoen nucleotiden

  8

  en is het grootste gen dat tot nog

  toe in de natuur is gevonden. Door zijn grootte ontstaan

  gemakkelijk fouten (mutaties) tijdens de celdeling.

  Tegelijkertijd bemoeilijkt de grote omvang van het gen

  natuurlijk het opsporen van deze erfelijke veranderingen.

• 4 Het eiwit

• Hoe is het dystrofine eiwit opgebouwd?

  In het eiwit kunnen 4 specifieke en functioneel belangrijke onderdelen worden aangegeven.

  7

  Aan het begin

  bevindt zich het actinebindende domein, dat deel van

  het eiwit dat interactie aangaat met F-actine. Het lange

  centrale deel bestaat uit een 24 keer gerepeteerde eenheid (‘triple helix spectrin repeat’) die voor de lengte

  van het eiwit verantwoordelijk is. Het uiteinde van dystrofine bestaat uit een cysteïnerijk deel en een uniek

  C-terminaal domein. Dit deel van dystrofine gaat een interactie aan met andere eiwitten en zorgt voor de verankering in de celmatrix

• 5 De cel

• Waar bevindt zich het dystrofine eiwit en hoe is het gelegen?

  Het dystrofine-eiwit bevindt zich net onder de membraan van de spiercel. Het zorgt voor een verbinding tussen het inwendige van de cel (cytoskelet) en de buitenkant (extracellulaire matrix) en daarmee waarschijnlijk

  voor een bepaalde stevigheid (figuur 2). Het begin

  (NH2

  -deel) van het dystrofine-eiwit bindt in de cel aan

  F-actine. Het andere einde van het eiwit (COOH-deel)

  bindt in de membraan aan een groep van eiwitten, het

  zogenaamde dystrofinegeassocieerde glycoproteïnecomplex (DGC)

• 6 De populatie

• Hoe zit het met de populatiegenetica voor Becker en Duchenne?

  Duchenne-spierdystrofie is de meest voorkomende erfelijke spierziekte bij jongens, met in Nederland een incidentie van 1 op de 4000 geboren jongens; bij eenderde

  van deze patiënten is er een de-novomutatie of nieuw

  opgetreden mutatie. De prevalentie van Becker-spierdystrofie is aanzienlijk lager en wordt geschat op

  1:28.000, met waarschijnlijk ook bij eenderde van de patiënten een nieuwe mutatie.

• 7 Diagnostiek

• Wat is het verschil tussen Becker en Duchenne, diagnostisch gezien?

  DMD wordt veroorzaakt door mutaties die leiden tot

  het ontbreken van een functioneel dystrofine, BMD

  door mutaties die leiden tot de aanmaak van te weinig

  (minder dan 5-10%) of slechts gedeeltelijk functioneel

  dystrofine. Voor het onderscheid tussen DMD en BMD

  op moleculair niveau wordt gebruikgemaakt van de zogenaamde leesraamregel.

  11

  Deze regel houdt in dat als

  een mutatie een voortijdige stop veroorzaakt bij de vertaling van de DNA-code in eiwit, wij met een ernstige

  vorm van de aandoening te maken hebben (DMD); alleen het begin van het dystrofine wordt gemaakt. Laat

  de mutatie echter het leesraam intact, maar wordt een deel van de eiwitcode overgeslagen, dan hebben wij

  meestal te maken met een minder ernstige vorm

  (BMD).Anders gezegd, ontbreekt de staart van dystrofine, dan is het eiwit niet functioneel, zijn kop en staart

  aanwezig, maar ontbreekt er een stuk, dan is het eiwit

  deels functioneel.
• Wat voor mutaties werden recentelijk in Becker patienten waargenomen, tegen de leesraamregel in?

  Stopmutaties. Op RNA-niveau, blijkt dat tijdens de RNA-processing (‘splicing’) het stuk met de stop wordt overgeslagen

  (‘exon skipping’), waardoor het leesraam intact blijft
• Dystrofine is een eiwit dat een belangrijke schakel is tussen het actine skelet van spiervezels en de bindweefsel-laag (extracellulaire matrix) die spiervezels omhult. Het eiwit zorgt ervoor dat spiervezels worden beschermd tegen spierschade tijdens de spiercontractie.
• Bij Duchenne patiënten is het DMD gen gemuteerd (3). Meestal missen er een of meerdere exonen (een zogenaamde "deletie").
• Exonen kunnen worden geskipt tijdens het proces van de RNA splicing (het verwijderen van intronen en aan elkaar zetten van de exonen) met behulp van zogenaamde antisense oligonucleotiden (AONs). Dit zijn kleine, synthetische stukjes aangepast DNA, die een specifiek exon afdekken (Figuur 9). Hierdoor wordt dit exon niet meer als zodanig herkend en overgeslagen (geskipt) bij het samenvoegen van de exonen.