Genetics of nephrotic syndrome  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
109718
Type K
Principal investigator Tory, Kálmán
Title in Hungarian A nephrosis szindróma genetikája
Title in English Genetics of nephrotic syndrome
Keywords in Hungarian gyermekgyógyászat, nephrologia, genetika
Keywords in English pediatrics, nephrology, genetics
Discipline
Genetic epidemiology (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Panel Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent 1st Dept. of Pediatrics (Semmelweis University)
Participants Jávorszky, Eszter Györgyi
Varga, Máté
Starting date 2014-11-01
Closing date 2017-10-31
Funding (in million HUF) 12.912
FTE (full time equivalent) 2.75
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Jelen kutatás célja a szteroid-rezisztens nephrosis szindróma (SRNS) genetikájának és patomechanizmusának megismerése, két megközelítésből.
Az első, egy a pályázó által 2010-ben azonosított, új, szindrómás SRNS-t okozó gén által kódolt enzim funkcionális vizsgálata. Ezen vizsgálat részben az érintett gyermek vizsgálatán, részben egy kooperációban létrehozott zebrahal funkcionális vizsgálatán, részben a mutáns fehérje interakciójára gyakorolt hatásának vizsgálatán alapszik. A kutatás ezen részének célja az SRNS egy új génjének, a kódolt fehérje szerepének, egy új patomechanizmusnak a megismerése.
Jelen kutatás további célja egy új gén azonosítása az SRNS egy ritka formájában, Galloway-Mowat szindrómában, melyhez a korábban is használt módszereket kínálja.
A második megközelítés egy szokatlan genotípus-fenotípus kapcsolatot vizsgál. Egy ismert, az irodalomban számos esetben patogénnek gondolt homozigóta polimorfizmus (NPHS2 p.R229Q) előfordulását két felnőtt egészséges családtagban és egy érintett felnőttben. A vizsgálat célja, hogy magyarázatot adjon az egyik felnőtt érintettségére a másik kettőével szemben, és ezzel tisztázza ezen polimorfizmus patogenitásának hiányát.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A vizsgálat első részének kérdése, hogy hogyan vezet egy, a pályázó által a nephrosis egy ritka formájában azonosított új gén mutációja betegséghez. A legizgalmasabb kérdés, hogy hogyan változtatja meg a talált mutáció a kódolt enzim két funkcióját, illetve kapcsolatát egy ismert fehérjével.
Emellett, a nephrosis egy másik ritka formájáért, a Galloway-Mowat szindrómáért mely gén mutációja felelős?
A kutatás második része arra a kérdésre keresi a választ, hogy a nemzetközi közleményekben, előadásokban gyakran patogénnek bemutatott homozigóta NPHS2 p.R229Q variáns valóban felelőssé tehető-e szteroid-rezisztens nephrosisért? A pályázó véleménye alapján nem, és erre egy frissen azonosított család vizsgálata tud bizonyítékul szolgálni.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Egy új gén azonosítása mérföldkő egy betegség patomechanizmusának megismerésében. A gén megismerése közvetlen lehetőséget biztosít a kódolt fehérje funkcionális viszgálatára, annak patomechanizmusban való szerepének megismerésére. Miután a szteroid-rezisztens nephrosis genetikai formájának nincs oki terápiája, mely a betegség végstádiumú veseelégtelenségbe való progresszióját lassíthatná, a patomechanizmus megismerése lehet az első lépés az oki terápia megtalálásához. Tudományos oldalról, egy fehérje új betegségben való szerepének megismerése rávilágít a fehérje egy új funkciójára.
A nephrosis szindrómában szenvedő betegek mindaddig számos mellékhatással járó immunszuppresszív kezelésben részesülnek, amíg be nem bizonyosodik betegségük genetikai eredete. Egy mutáció azonosítása ezért meghatározó a kezelésükben, a felesleges szövődmények elkerülésében, és a transzplantáció után a betegség kiújulásától való félelmük eloszlatásában.
A genetikai tanácsadás során kiemelkedő szerepe van az NPHS2 p.R229Q polimorfizmusnak, amit jól érzékeltet, hogy ez az egyetlen polimorfizmus, amit NPHS2 mutációt hordozó házastársában szűrni javasolt. Ugyanakkor a homozigóta p.R229Q polimorfizmus megítélése a mai napig nem egységes. Amennyiben sikerül rávilágítani az irodalomban egyedülálló család vizsgálatával arra, hogy miért társul egy családtagban nephrosissal ezen homozigóta polimorfizmus, és miért nem a másik két, a polimorfizmust szintén homozigóta formában hordozó családtagban, választ kaphatunk a homozigóta p.R229Q patogenitására, és arra, hogy súlyosbítja-e egyáltalán ezen variáns a nephrosis lefolyását, vagy pusztán véletlen egybeesés a jelenléte. Mindez a genetikai tanácsadásban alapvető jelentőségű lehet.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A szteroid-rezisztens nephrosis szindróma egy rossz prognózisú, az esetek döntő részében veseelégtelenséghez vezető kórkép. A gyermekkori esetek felében genetikai eredetű. Ezen genetikai formában oki kezelés nem ismert. Az elmúlt két évtizedben azonban azonosították az első felelős géneket, melyek által kódolt fehérjék megismerése mérföldkő volt a patomechanizmus megértésében. A pályázó az elmúlt években azonosította a 17. gént, melynek mutációja a nephrosis szindróma mellett szürkehályoghoz és halláskárosodáshoz vezet. Jelen pályázat célja a kódolt fehérje funkciójának megismerése, illetve a talált mutáció által létrehozott funkció-változás megértése a patomechanizmus jobb megértésének reményében, mely egy újabb lépés lehet az oki terápia bevezetése felé. Pályázó emellett célul tűzte ki további gén keresését a nephrosis szindróma egy másik alcsoportjában, melyben a veseérintettség szellemi visszamaradással társul.
A nephrosis szindrómában szenvedő betegek mindaddig számos mellékhatással járó immunszuppresszív kezelésben részesülnek, amíg be nem bizonyosodik betegségük genetikai eredete. Egy mutáció azonosítása ezért meghatározó a kezelésükben. Pályázó ezért az elmúlt években hallgatók segítségével bevezette az öt gyakori gén mutáció-szűrését gyermekkori nephrosisban Magyarországon, és jelen pályázatban célul tűzi ki, hogy tisztázza egy a nemzetközi irodalomban patogénnek vélt polimorfizmus kóroki szerepét. Ennek fontos szerepe lehet a genetikai tanácsadás pontosításában.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The aim of the present study is the exploration of the genetics and the pathomechanism of steroid-resistant nephrotic syndrome (SRNS), from two aspects.
The first part aims to explore the function of a protein encoded by a new gene of SRNS identified by the applicant in a syndromic form of SRNS in 2010 (unpublished yet). This study relies partly on the investigation of an affected child, partly on functional studies in a mutant zebrafish, and partly on in vitro studies examining the effect of the mutation on the interaction of the protein. Through these studies, it is expected to explore a new pathomechanism leading to nephrotic syndrome, cataract and hearing impairment. A further objective of this study is the identification of a new gene in another syndromic form of SRNS, in Galloway-Mowat syndrome by homozygosity mapping and exome sequencing.
The second approach relies on an unexpected, recently identified genotype-phenotype relation: a homozygous variant (NPHS2 p.R229Q) – often reported to be pathogenic in the literature – in two unaffected and one affected members of a family. The aim of this study is to find the causative mutation in the affected family member and thus the clarification of the lack of pathogenicity of homozygous p.R229Q.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The main question of the first part is how the identified mutation of the new gene leads to nephrotic syndrome, cataract and hearing impairment. How does the mutation affect the two functions of the encoded enzyme, which one of these is responsible for the disease? How does the mutation affect the interaction of the enzyme with a known interactor protein?
Furthermore, which gene is responsible for Galloway-Mowat syndrome, another syndromic form of SRNS?
The second part examines a known variant of the most frequently mutated SRNS gene, NPHS2. The homozygous NPHS2 p.R229Q variant – often reported to be pathogenic in SRNS in the literature – indeed pathogenic in SRNS? According to the applicant, it is not, and a recently identified family with both affected and unaffected family members carrying homozygous p.R229Q can serve as a prove.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Identification of a new gene is a milestone in the understanding of the pathomechanism of a disease. It makes possible to investigate the function of the encoded protein, and its role in the pathomechanism. As there exists no causative therapy for the genetic form of steroid-resistant nephrotic syndrome (SRNS), which could delay the progression of the disease to end-stage renal failure, the exploration of the pathomechanism is an important step towards the introduction of a causative therapy. From a scientific point of view, the exploration of the role of a protein in a new disease points out one of its unknown functions.
Patients with SRNS are treated with immunosuppressive therapy as long as a causative mutation gets identified, and thus the genetic origin gets proven. The identification of a mutation has thus direct clinical consequences, it makes possible to avoid the unnecessary serious side effects, and the renal transplantation without fear of the recurrence of the disease in the graft.
The NPHS2 p.R229Q polymorphism has an outstanding importance in late-onset SRNS and in genetic counseling. This is the only variant screened in spouses of NPHS2 mutation carriers. Nevertheless, the pathogenic role of homozygous p.R229Q is still controversial. The family unique in the literature gives an opportunity to study the pathogenicity of this variant. By studying why only one of the three family members – all homozygous for p.R229Q – is affected, the question whether homozygous p.R229Q is pathogenic in some circumstances or its presence is just accidental is expected to be answered. It can be crucial in genetic counseling.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Steroid-resistant nephrotic syndrome (SRNS) is a devastating clinical condition which progress to chronic renal failure in the vast majority of the cases. In childhood, half of the cases have a genetic origin. In this form, no curative therapy exists. During the last two decades several causative genes have been identified. Characterization of the encoded proteins was a milestone in the understanding of its pathomechanism. The applicant recently identified the 17th gene of SRNS, mutation of which also causes cataract and deafness. The first aim of the present study is the characterization of the encoded protein’s function, and the effect of the identified mutation in order to better understand the pathomechanism of this syndrome. This can be a step towards the introduction of a causative therapy. The next aim of the applicant is the identification of a new gene in a rare form of SRNS, in which severe mental retardation is associated.
Patients with SRNS are treated with immunosuppressive therapy and suffer from their serious side effects as long as a causative mutation gets identified. The identification of a mutation is therefore crucial for them. For this purpose, the applicant’s group has already introduced the mutation screening of five SRNS genes in Hungary and is going to clarify the controversial pathogenicity of a frequent variant in SRNS, which can be crucial in genetic counseling.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Kimutattuk, hogy a szteroid-rezisztens nephrosis szindróma egy eddig ismeretlen, szürkehályoggal és halláskárosodással járó formája a diszkerint kódoló DKC1 katalítikus régióját érintő misszensz mutációnak a következménye. Sejtkultúrán és CRISPR/Cas9 rendszerrel létrehozott négy mutáns zebrahal-törzs vizsgálatával bizonyítottuk, hogy a diszkerin ezen mutációja a fehérje lokalizációját, telomeráz-aktivitását nem érinti, a NOP10 fehérjével való interakcióját azonban erősíti, illetve a 18S rRNS pszeudouridilációját és mennyiségét csökkenti. A mutáció teljes funkcióvesztést és riboszómapátiát eredményez. Kimutattuk, hogy a korábban hypomorph variánsnak gondolt NPHS2 R229Q csak akkor patogén, ha a másik szülői allélon specifikus 3’ mutációkhoz társul. Ezen patogén társulások kóros heterodimerizációhoz és a kódolt fehérje, a podocin oligomerjeinek sejten belüli visszamaradásához vezetnek. Összhangban a domináns negatív mutációk 3’ pozíciójával, kimutattuk, hogy a podocin-oligomerizáció kizárólag a C-terminális régióban történik. Bizonyos C-terminális podocin-rövidülések internalizációt okoznak, amit egy membrán-lokalizált podocinnal történő oligomerizáció képes megakadályozni. A dimerizáció tehát domináns negatív hatást és komplementációt is képes közvetíteni. Azonosítottuk tehát az első olyan membrán-fehérjét, melynek lokalizációját interallelikus interakció képes befolyásolni, és az első olyan variánst a human genetikában, melynek patogenitása a társult mutáció függvénye.
Results in English
We showed that a novel form steroid-resistant nephrotic syndrome, associated with cataract and hearing loss is caused by a missense DKC1 mutation, affecting the catalytic site of dyskerin. In cell culture experiments and in four mutant zebrafish lines generated by the CRISPR/Cas9 system, we showed that the mutation does not alter the localization of dyskerin, nor the telomer length, but increases the strength of interaction with NOP10, and results in a reduced pseudouridylation and amount of 18SrRNA. The mutant mRNA did not rescue the phenotype of the dkc1-/- zebrafish, thus the mutation causes loss of function and a ribosomopathy. We showed that the most common variant implicated in hereditary podocytopathies, the NPHS2 R229Q, is only pathogenic when trans-associated to specific 3’ mutations. Its pathogenic associations lead to abnormal heterodimerization and intracellular retention of podocin. We showed that podocin oligomerization occurs exclusively in the C-terminal region. Some specific C-terminal truncations cause internalization of podocin, which can be prevented through the oligomerization with membranous podocin variants. Oligomerization can thus mediate both a dominant negative effect and interallelic complementation. We have thus identified the first membrane protein, the localization of which can be influenced by interallelic interactions and the first variant in human genetics, the pathogenicity of which is determined by the trans-associated mutation.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=109718
Decision
Yes





 

List of publications

  
Kálmán Tory, Dóra K. Menyhárd, Fabien Nevo, Olivier Gribouval, Andrea Kerti, Pál Stráner, Christelle Arrondel, Tivadar Tulassay, Géraldine Mollet, András Perczel, Corinne Antignac: Mutation-dependent recessive inheritance of NPHS2-associated steroid-resistant nephrotic syndrome, Nat Genet 46:299-304., 2014
Tory Kálmán: A monogénes betegségekért felelős mutációk nyomában: kapcsoltsági vizsgálat, GYERMEKGYÓGYÁSZAT 66: (3) 145-146, 2015
Gáll Z, Kiss É, Tory K, Fintha A, Duicu C: The importance of genetic testing in adolescent-onset steroid-resistant nephrotic syndrome - Case report, REV ROMANA MED LAB 22: (3) 311-320, 2014
Lipska BS, Ranchin B, Iatropoulos P, Gellermann J, Melk A, Ozaltin F, Caridi G, Seeman T, Tory K, Jankauskiene A, Zurowska A, Szczepanska M, Wasilewska A, Harambat J, Trautmann A, Peco-Antic A, Borzecka H, Moczulska A, Saeed B, Bogdanovic R, Kalyoncu M, Simkova E, Erdogan O, Vrljicak K, Teixeira A, Azocar M, Schaefer F, Azocar M, Higuita LM, Ranchin B, Fischbach M, Davitaia T, Gellermann J, Oh J, Melk A, Schaefer F, Wigger M, Printza N, Sallay P, Gheissari A, Noris M, Pasini A, Marco Ghiggeri G, Ardissino G, Benetti E, Emma F, Aoun B, Abou-Jaoude P, Jankauskiene A, Wasilewska A, Gacka E, Zurowska A, Drozdz D, Tkaczyk M, Borzecka H, Silska M, Jarmolinski T, Firszt-Adamczyk A, Ksiazek J, Kuzma-Mroczkowska E, Medynska A, Szczepanska M, Caldas Afonso A, Jardim H, Bogdanovic R, Krmar RT, Simonetti GD, Saeed B, Anarat A, Balat A, Baskin ZE, Cakar N, Erdogan O, Ozcakar B, Ozaltin F, Sakallioglu O, Soylemezoglu O, Akman S, Gok F, Caliskan S, Candan C, Emre S, Mir S, Akil I, Ertan P, Ozkaya O, Kalyoncu M, Simkova E, Alhammadi E, Sobko R: Genotype-phenotype associations in WT1 glomerulopathy., KIDNEY INT 85: (5) 1169-1178, 2014
Eszter Jávorszky, Vincent Morinière, Andrea Kerti, Eszter Balogh, Henriett Pikó, Sophie Saunier, Veronika Karcagi, Corinne Antignac, Kálmán Tory: QMPSF is sensitive and specific in the detection of NPHP1 heterozygous deletions, Clinical Chemistry and Laboratory Medicine, 2016
Tory Kálmán, Fekete György: Genetikai módszerek madártávlatból, Gyermekgyógyászat, 67:200-202, 2016



Back »