Finanziamento 2018

GRUPPO FAMIGLIE DRAVET ONLUS

Finanziamento 2018 

Dominanza negativa di NaV1.1: un nuovo meccanismo patologico nella sindrome di Dravet sfruttabile per la stratificazione dei pazienti e come target di approcci terapeutici

 Massimo Mantegazza - Institute of Molecular and Cellular Pharmacology (IPMC), CNRS UMR7275 and University of Nice-Sophia Antipolis.

Euro 48.000 - 1 anno di finanziamento

Il nostro progetto ha tre obiettivi principali: 1) studiare mutazioni missenso di NaV1.1 per identificare quelle che causano dominanza negativa e difetti nel “folding”; 2) far luce sul meccanismo molecolare della dominanza negativa; 3) sviluppare stategie per ridurre la dominanza negativa e ripristinare il “folding” corretto.La sindrome di Dravet è causata principalmente da due tipi di mutazioni del gene SCN1A (codificante il canale del sodio NaV1.1): mutazioni missenso (che modificano un solo aminoacido) e mutazioni che troncano la proteina. Il mio laboratorio ha contribuito all’analisi funzionale di numerose mutazioni identificate nella sindrome di Dravet. Abbiamo osservato che le mutazioni troncanti sono caratterizzate da una perdita di funzione completa e non ripristinabile, e che non interferiscono con le funzioni delle proteine NaV1.1 “wild type” co-espresse. Abbiamo invece osservato che mutazioni missenso possono mostrare perdita di funzione ripristinabile, in quanto la mutazione interferisce con il “folding” del canale (il processo di acquisizione della struttura tridimensionale della proteina nascente); questi mutanti sono trattenuti all’interno delle cellule e degradati. Alcune condizioni possono pero’ migliorare il folding difettoso e ripristinare parzialmente l’espressione corretta del mutante. Piu’ recentemente, abbimo osservato che alcuni mutanti missento possono ridurre l’espressione della proteina “wild type” co-espressa, inducendo un fenomeno definito di “dominanza negativa”. In confronto con una condizione di aploinsufficienza, la dominanza negativa ridurrebbe ulteriormente le funzioni di NaV1.1 in neuroni che esprimono il mutante, aggravando il fenotipo clinico.

I nostri risultati saranno importanti per progredire nell’identificazione dettagliata dei mecchanismi patogenetici della sindrome di Dravet e per la stratificazione dei pazienti portatori di mutazioni missenso, nel quadro di un approccio di medicina di precisione. Approcci in grado di inibire la dominanza negativa e i difetti di “folding”, che svilupperemo in sistemi sperimentali, potrebbero essere usati come approcci terapeutici. In particolare, strategie terapeutiche incrementanti l’espressione di NaV1.1, che sono in via di sviluppo in modelli sperimentali, avrebbero un effetto limitato in caso di mutazioni causanti dominanza negativa; i pazienti portatori di queste mutazioni dovrebbero essere trattati anche con approcci che inibiscono la dominanza negativa. Il nostro progetto, per ora, non prevede l’applicazione clinica di questi approcci, ma i nostri risultati potrebbero aprire nuove strade per lo sviluppo di terapie mirate per i pazienti Dravet.

 

 

Research Grant 2018

NaV1.1 negative dominance: a novel pathological mechanism in Dravet Syndrome exploitable for stratification of patients and as target of therapeutic approaches”

 Massimo Mantegazza - Institute of Molecular and Cellular Pharmacology (IPMC), CNRS UMR7275 and University of Nice-Sophia Antipolis.

Euro 48.000 - 1 year research grant

Dravet syndrome is caused by heterozygous truncating and missense mutations of the SCN1A gene, coding for the NaV1.1 voltage-gated sodium channel. We have contributed to the functional characterization of numerous mutations identified in Dravet Syndrome patients. We found that truncating mutations are characterized by complete and non-rescuable loss of function, without interference with the co-expressed wild type protein, leading to pure haploinsufficiency (50% reduction of functional NaV1.1 proteins). Differently, we observed that missense mutations can show rescuable loss of function, because the mutation interferes with the folding of the channel (the process of acquisition of the tridimensional structure of nascent protein); these mutants are retained inside cells and then degraded. However, in some cases, rescuing conditions can improve folding and partially restore plasma-membrane targeting. More recently, we have found that some missense mutants reduce the functional expression of the co-expressed wild type, inducing a phenomenon called “negative dominance”. Compared to a condition of haploinsufficiency, negative dominance would further reduce NaV1.1 functions in neurons expressing the mutant, aggravating the clinical phenotype.

In our project, we will: 1) perform a functional screen of missense mutants to identify those that show dominant negative effect and folding defects; 2) disclose the molecular mechanism underlying negative dominance; 3) develop strategies for reducing negative dominance and rescuing folding defects.

Our results will be important for the further elucidation of DS pathological mechanisms and for the stratification of SCN1A-positive patients carrying missense mutations in a personalized medicine framework. Approaches able to inhibit negative dominance and folding defects, which we aim to develop in experimental systems, could be used as therapeutic strategies. In particular, novel experimental therapies for increasing the expression of SCN1A alleles, which are under development in experimental systems, would have limited effect for dominant negative mutations; patients carrying these mutations should be treated also with approaches that inhibit negative dominance. Although we will not directly apply these approaches to patients, our results could pave the way for future therapies.