Spinal muscular atrophy (SMA) is a neuromuscular disease caused by deletions of the human Survival Motor Neuron 1 (SMN1) gene, which encodes the ubiquitously expressed SMN protein. However, reduced expression of SMN primarily affects the viability of spinal motor-neurons, resulting in a severe muscle atrophy. Several treatments for SMA have been approved, but although these ameliorate the course of the disease in most patients, they do not yet represent a cure. Thus, a deeper knowledge of the molecular mechanism/s underlying SMN expression regulation and the identification of prognostic biomarkers to better stratify SMA patients might improve their clinical management. Our laboratory has recently identified numerous circular transcripts deriving from the SMN locus (SMN circRNAs). Interestingly, for their biochemical properties circRNAs tend to accumulate in long-lived cells (i.e. post-mitotic neurons) and they are abundant in body fluids (i.e. blood). Based on this evidence, we investigated the functional relevance of SMN circRNAs in human SMA fibroblasts and induced pluripotent stem cells (iPSCs). Our results show that SMN circRNAs are ubiquitously expressed in all SMA cell lines tested and that the most of them have a predominantly cytoplasmic localization, with two SMN circRNAs exclusively expressed in the nuclear compartment. Moreover, SMN circRNAs are not associated with the active translational machinery, but are enriched in the soluble ribosomal fraction, suggesting that, although not translated, they might play a role as regulators of the general translation. Lastly, we evaluated the expression of the most abundant SMN circRNAs in the total and neuronal extra-cellular vescicles (EVs) extracted from blood of SMA patients. Our results show that, at least one of the SMN circRNAs, is abundant in both types of EVs. Further studies on SMA patients with different clinical responses to therapy will give us informations about their potential as prognostic biomarkers.
L'atrofia muscolare spinale (SMA) è una malattia neuromuscolare causata da delezioni del gene umano Survival Motor Neuron 1 (SMN1), che codifica per la proteina SMN ubiquitariamente espressa. Tuttavia, la ridotta espressione di SMN influisce principalmente sulla vitalità dei motoneuroni spinali, determinando una grave atrofia muscolare. Sono stati approvati diversi trattamenti per la SMA, ma sebbene questi migliorino il decorso della malattia nella maggior parte dei pazienti, non rappresentano ancora una cura. Pertanto, una conoscenza più approfondita dei meccanismi molecolari alla base della regolazione dell'espressione di SMN e l'identificazione di biomarcatori prognostici per stratificare meglio i pazienti SMA potrebbero migliorare la loro gestione clinica. Il nostro laboratorio ha recentemente identificato numerosi trascritti circolari (circRNAs) derivanti dal locus SMN. Per le loro proprietà biochimiche, i circRNAs tendono ad accumularsi nelle cellule con una bassa capacità replicativa (come ad esempio i motoneuroni alpha localizzati nelle corna anteriori del midollo spinale ) e sono abbondanti nei fluidi corporei. Sulla base di queste osservazioni, abbiamo studiato la rilevanza funzionale dei circRNAs di SMN nei fibroblasti SMA umani e nelle cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). I nostri risultati mostrano che i circRNAs di SMN sono ubiquitariamente espressi in tutte le linee cellulari SMA testate e che la maggior parte di essi ha una localizzazione prevalentemente citoplasmatica, eccetto per due di loro la cui espressione risulta essere esclusivamente nucleare. Inoltre, i circRNAs di SMN non sono associati al meccanismo traduzionale attivo, ma sono arricchiti nella frazione ribosomiale solubile, suggerendo che, sebbene non tradotti, potrebbero svolgere un ruolo funzionale come regolatori della traduzione generale. Infine, abbiamo valutato l'espressione dei circRNAs di SMN più abbondanti nelle vescicole extracellulari totali e neuronali (EV) estratte dal sangue dei pazienti SMA. I nostri risultati mostrano che almeno uno dei circRNA di SMN è abbondante in entrambi i tipi di EV. Ulteriori studi su pazienti SMA con diverse risposte cliniche alla terapia potranno fornirci informazioni sul loro potenziale come biomarcatori prognostici.
Atrofia Muscolare Spinale