La fibrosis quística y el gen CFTR

 

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I- Antecedentes II- Incidencia III-Manifestaciones clínicas IV- Diagnóstico V- El gen CFTR y sus mutaciones V-1. Introducción V-2. La mutación DF508 V-3. El espectro de mutaciones del gen CFTR V-4. Correlación genotipo-fenotipo VI- La proteína CFTR y sus funciones VI-1. Estructura de la proteína CFTR VI-2. Funciones de la proteína VI-2.1. Función del canal de Cl- VI-2.2. La proteína CFTR, una proteína multifuncional VI-3. Correlación de las mutaciones en el gen CFTR con la función del canal de Cl- VI-3.1. Clase 1: mutaciones que alteran la producción de la proteína VI-3.2. Clase 2: mutaciones que alteran el proceso de maduración celular de la proteína VI-3.3. Clase 3: mutaciones que alteran la regulación del canal de Cl- VI-3.4. Clase 4: mutaciones que alteran la conducción a través del canal de Cl- VI-3.4. Clase 5: mutaciones que alteran la estabilidad del RNAm VI-3.4. Clase 6: mutaciones que alteran la estabilidad de la proteína madura

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I- Antecedentes

Las primeras descripciones de la fibrosis quística (FQ) se realizaron a finales de los 1930s. En 1936, Fanconi identificó la asociación entre la FQ congénita del páncreas y la enfermedad bronquial, inmediatamente después Andersen (1938) realizó la primera descripción anatomopatológica de la FQ.

En 1953, Di Sant'Agnese describió la existencia de un exceso de cloruro de sodio en el sudor de los niños afectados por la FQ. Esto condujo rápidamente a la utilización de esta alteración como prueba diagnóstica, la única existente en ese momento.

A principios de los 1980s, Quinton (Quinton, 1983) describió de manera precisa esta alteración en el transporte de sales, explicando el defecto en la permeabilidad de los iones cloruro (Cl-) en las células epiteliales afectadas de las glándulas sudoríparas, seguidamente Knowles (Knowles, 1983) observó el mismo fenómeno en el epitelio respiratorio.

En 1989 se aisló el gen CFTR, implicado en la FQ. Este gen se encuentra localizado en 7q31 y tiene 27 exones. La proteína que codifica está compuesta por 1480 aminoácidos.

 

II- Incidencia

La FQ es la enfermedad autosómica recesiva letal más frecuente, y la peor en las poblaciones de origen europeo afectando a una media de un individuo cada 2500 nacidos vivos (=q²), por lo que aproximadamente uno de cada 25 individuos (=2pq) es portador heterocigoto de la enfermedad. Sin embargo, esta frecuencia es variable en función de la zona geográfica y origen étnico de los individuos.

 

III- Manifestaciones clínicas

 

IV- Diagnosis

1. para el diagnóstico temprano de recién nacidos que muestran patología digestiva sospechosa y donde la prueba del sudor es difícil de realizar,
2. para la confirmación de casos dudosos con ciertos signos clínicos pero con valores límite o negativos en la prueba de sudor,
3. para el seguimiento del paciente, ya que existe una correlación entre la severidad de la afectación respiratoria medida por espirometría forzada (FEV1, volumen máximo espirado en el primer segundo de una espiración forzada) y el valor de la diferencia del potencial bioeléctrico. The method is simple, less expensive and accessible.

 

V- El gen CFTR y sus mutaciones

V-1. Introducción

El gen CFTR, cuya alteración es responsable de esta enfermedad, tiene 27 exones y se extiende sobre 250 kb del cromosoma 7 (7q31) dando lugar a un RNAm de 6,5 kb.

V-2. La mutación DF508

 

V-3. El espectro de mutaciones del gen CFTR

 

V-4. Correlación genotipo-fenotipo

Mutaciones. Editor.

 

VI- La proteína CFTR y sus funciones

VI-1. Estructura de la proteína CFTR

Figura 1: estructura propuesta para la proteína CFTR, por Riordan et al., 1989 - Pascale Fanen.

VI-2. Funciones de la proteína

VI-2.1. Función del canal de Cl-

Las primeras hipótesis sobre la posible función de la proteína CFTR tuvieron en cuenta dos posibilidades. La primera postulaba que la proteína CFTR era un canal de Cl-. Esta hipótesis era compatible con los defectos que se observaban en la permeabilidad de los iones Cl- en las membranas apicales epiteliales de los pacientes con FQ. La otra hipótesis proponía que la proteína CFTR no fuera un canal de iones sino que jugara un papel en la regulación de los canales de Cl- ya sea por asociación con éstos o por medio del transporte de algún factor regulador de los canales de Cl- dentro o fuera de la célula. Finalmente quedó demostrada la primera de las hipótesis, que la función de CFTR era la de canal de Cl-.

VI-2.2. La proteína CFTR, una proteína multifuncional

Los descubridores del gen CFTR gene lo denominaron "regulador de la conductancia transmembrana" (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). De hecho, la proteína CFTR regula también otros canales, como el canal de Cl- ORCC (Outwardly Rectifying Chloride Channel), el canal de Na+ epithelial (ENaC, Epithelial Na+ Channel) y al menos los dos canales de K+ ROMK1 y ROMK2. Además de un regulador de canales, también juega un papel en el transporte de ATP, modificando la exocitosis y endocitosis, y en la regulación del pH de los orgánulos intracelulares.

Figura 2: CFTR, una proteína multifuncional, por Schwiebert et al., 1999 - Pascale Fanen.

VI-3. Correlación de las mutaciones en el gen CFTR con la función del canal de Cl-

Las alteraciones moleculares tiene diversos efectos sobre la proteína CFTR y sus funciones. Welsh y Smith han propuesto la clasificación de estas alteraciones en relación a la función del canal de Cl- (Welsh & Smith, 1993) (figura 3).

Figura 3: Clasificación de las mutaciones del gen CFTR, por Welsh & Smith, 1993 - Pascale Fanen.

 

VI-3.1. Clase 1: mutaciones que alteran la producción de la proteína. Estas mutaciones tienen como consecuencia la ausencia total o parcial de la proteína. En esta clase se incluyen las mutaciones sin sentido y aquéllas que conducen a la formación prematura de un codón de parada de la traducción (algunas de las cuales producen alteraciones del splicing mientras que otras producen un cambio en el marco de lectura). En algunos casos la no producción de la proteína se debe a que el RNAm formado es inestable. En otros casos, aunque se produce la proteína, ésta es inestable y se degrada rápidamente. Funcionalmente todas estas mutaciones se caracterizan por una pérdida de la conductancia del canal de Cl- en el epitelio afectado.

VI-3.2. Clase 2: mutaciones que alteran el proceso de maduración celular de la proteína. Ciertas mutaciones alteran la maduración de la proteína y su transporte a la membrana plasmática. Ello conduce a que esta proteína no esté presente en la membrane o que lo esté en muy baja cantidad. Las mutaciones de esta clase son las más frecuentes (DF508).

VI-3.3. Clase 3: mutaciones que alteran la regulación del canal de Cl-. Estas mutaciones se encuentran frecuentemente en el dominio de unión al ATP (NBF1 y 2).

VI-3.4. Clase 4: mutaciones que alteran la conducción a través del canal de Cl-. Ciertos segmentos de los dominios que atraviesan la membrana participan el la formación de un poro de iones. Las mutaciones con cambio de sentido situadas en estas regiones generan una proteína correctamente posicionada con actividad de canal de Cl- cAMP dependiente. Sin embargo sus características son distintas a las del canal CFTR nativo ya que muestran una disminución del flujo de iones y una selectividad modificada.

VI-3.4. Clase 5: mutaciones que alteran la estabilidad del RNAm

VI-3.4. Clase 6: mutaciones que alteran la estabilidad de la proteína madura

Traducción : José Luis Vizmanos. Departamento de Genética, Facultad de Ciencias, Universidad de Navarra, Pamplona, Spain

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Contributor(s)

Written	2001-09	Pascale Fanen, Afia Hasnain
		Service de Biochimie-Génétique, Inserm U.654, Hôpital Henri Mondor, 94010 Créteil, France