Visceral myopathy (VSCM, myogenic CIPO) is an ultra rare genetic disease compromising the function of some internal organs and, majorly, causing the impairment of intestinal peristalsis [1]. It is a seriously disabling pathology, without therapy and whose molecular mechanism of onset is not known yet. Most of the associated causative mutations are localized on ACTG2 gene [2,3] and seem to be responsible for compromising cell contraction ability (Viti et al, in revision). In this work we used human intestinal smooth muscle cells, transiently transfected to express three of the VSCM causative ACTG2 mutants: R257C, R178C, R38H. We chemically induced cell contraction, and through calcium imaging we measured the intracellular calcium concentration, which is recognized to trigger smooth muscle contraction. In preliminary results we observed a low level of calcium in presence of R257C ACTG2 compared to control, although we need to perform additional studies to assess the involvement of calcium sources in presence of this mutant. Through RNA sequencing we performed transcriptomic analysis, comparing the expression profile of non-contraction vs. contraction conditions, in both wild type and mutant ACTG2 cells. This preliminary analysis seems to highlight the involvement of endoplasmic reticulum in the presence of R257C ACTG2: this finding could, in principle, correlate with the deficient availability of intracellular calcium in the same condition. This opens novel scenarios for the investigation of the molecular mechanisms underlying the disease.
La risposta molecolare sottostante alla contrazione cellulare in presenza di mutazioni causative della miopatia viscerale
La miopatia viscerale (VSCM, CIPO miogenica) è una malattia genetica ultra rara, che coinvolge alcuni organi interni, in particolare l'intestino che non mostra adeguata peristalsi. E' una patologia gravemente invalidante, orfana di terapia e di cui non è noto il meccanismo molecolare di insorgenza. A questa malattia sono state associate alcune mutazioni, per la maggior parte localizzate su una actina (ACTG2). Scopo del progetto è stato lo studio del processo molecolare alla base della contrazione delle cellule di muscolo intestinale, per verificare quale aspetto della contrazione sia perturbato dalla presenza della malattia. A tale scopo abbiamo mimato in vitro la presenza di malattia, utilizzando una linea cellulare di muscolo liscio intestinale umano in cui abbiamo introdotto 3 mutazioni di ACTG2 (R257C, R178C, R38H), ciascuna in grado di causare una diversa forma di VSCM. Inducendo chimicamente la contrazione abbiamo contestualmente verificato il livello di calcio intracellulare, che è il fattore scatenante della contrazione, e la cascata molecolare che ne deriva. Nonostante nel processo di contrazione di muscolo liscio intestinale il calcio intervenga prima del coinvolgimento di ACTG2, i risultati preliminari hanno messo in luce una concentrazione di calcio in presenza della mutazione R257C significativamente diversa rispetto ai campioni di controllo. La causa non è ad ora nota e ulteriori valutazioni sono necessarie per chiarire l'origine di tale fenomeno, considerando che il calcio intracellulare può derivare da varie fonti, interne ed esterne alla cellula. La cascata molecolare sottostante al processo di contrazione, valutata analizzando l'espressione genica delle cellule con e senza induzione della contrazione, ha rivelato un set di interessanti processi che appaiono coinvolti durante la contrazione in presenza della mutazione R257C e non presenti nella linea cellulare di controllo. Anche a questo riguardo ulteriori test sono necessari per verificare l'attivazione di tali processi. Complessivamente il progetto ha consentito di ottenere interessanti risultati che ci hanno permesso di disegnare nuove ipotesti sul meccanismo di insorgenza della malattia, in particolare nella forma causata dal mutante R257C di ACTG2.
1. Thapar N, Saliakellis E, Benninga MA, et al. Paediatric Intestinal Pseudo-obstruction: Evidence and Consensus-based Recommendations From an ESPGHAN-Led Expert Group. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2018 Jun;66(6):991-1019.
2. Wangler MF, Gonzaga-Jauregui C, Gambin T, et al. Heterozygous de novo and inherited mutations in the smooth muscle actin (ACTG2) gene underlie megacystis-microcolon-intestinal hypoperistalsis syndrome. PLoS Genet. 2014 Mar 27;10(3):e1004258.
3. Matera I, Bordo D, Di Duca M, et al. Novel ACTG2 variants disclose allelic heterogeneity and bi-allelic inheritance in pediatric chronic intestinal pseudo-obstruction. Clin Genet. 2021 Mar;99(3):430-436.