Estudamos uma família com cinco homens (dois falecidos) afetados por deficiência mental (DM) não-sindrômica em duas gerações, num padrão de herança ligada ao cromossomo X. A análise do padrão de inativação do cromossomo X, com base na metilação do gene AR, evidenciou que a mulher portadora obrigatória tinha desvio completo de inativação nos leucócitos, uma característica freqüente em portadoras de mutações do cromossomo X relacionadas com DM. Para o mapeamento da DM, genotipamos 28 locos de microssatélites ao longo do cromossomo X e delimitamos um segmento de cerca de 32 Mb, entre os marcadores DXS986 e DXS8067, compartilhado pelos afetados e pela portadora obrigatória, mas não pelo homem normal ou pelas possíveis portadoras que não tinham desvio do padrão de inativação do cromossomo X. Na busca do gene mutado, analisamos, por seqüenciamento direto, genes mapeados no intervalo compartilhado e já relacionados a DM ou que tivessem expressão em cérebro e leucócitos. Nos afetados e na portadora obrigatória, encontramos a mutação c.845C→T no gene ACSL4, que resulta na substituição do aminoácido histidina, conservado na família de sintetases de acil-CoA humanas e em diversos outros organismos, por tirosina (p.H323Y da isoforma cérebro-específica). Tratando-se de mutação que altera um aminoácido evolutivamente conservado em gene já relacionado com DM, que segregava com a DM na família, não tendo sido encontrada em amostra controle de 160 indivíduos do sexo masculino, concluímos que era a causa da DM na família. Mutações de ponto no gene ACSL4 foram relacionadas com a DM não sindrômica em três famílias descritas na literatura. O gene ACSL4 codifica a acil-coA sintetase 4 da família das sintetases de cadeia longa, que catalisa a formação de ésteres acil-coA a partir de ácidos graxos de cadeia longa. Sua expressão já foi documentada em vários tecidos, incluindo o cérebro e dados recentes mostraram que a proteína é essencial para a formação normal de espinhos dendríticos. A nova mutação do gene ACSL4 que descrevemos como causa de DM vem reforçar a relação alterações desse gene e a DM de herança ligada ao X. O padrão de inativação do X totalmente desviado foi mais uma vez observado em mulher portadora da mutação, indicando a importância da expressão desse gene em leucócitos. A presença de dificuldades de aprendizado na portadora da mutação concorda com o observado nas três famílias da literatura em que o estudo das portadoras foi relatado, indicando o efeito de mutações do gene ACSL4 sobre a função intelectual mesmo em heterozigose. A ausência de correlação entre o padrão de inativação do cromossomo X em células do sangue periférico e o comprometimento intelectual foi confirmada. Na família estudada, a identificação da mutação permitiu o aconselhamento genético. / We studied a family with five men (two of them deceased) affected by nonsyndromic mental retardation in two generations, in a pattern of X-linked inheritance (MRX). The study aimed at identifying the causative mutation. The obligate female carrier showed completely skewed inactivation of the X chromosome, based on the methylation status of the AR gene in peripheral blood in leukocytes, a common feature in carriers of X-linked mutations that cause mental retardation. We genotyped 28 microsatellite loci mapped throughout the X chromosome and delimited a 32 Mb segment, between markers DXS986 and DXS8067, that was shared by the affected males and obligate carrier, but was not present in a normal man or in two women who did not show skewed X-inactivation. We searched for the causative mutation by sequencing genes mapped to this candidate interval that had been associated with MR and/or were expressed in brain and leukocytes. In the affected men and obligate carrier, we found a c.845C→T mutation in the ACSL4 gene, resulting in the amino acid tyrosine substituting for a histidine (p.H323Y in brain isoform), which is conserved in the acyl-CoA synthetase family in humans and others organisms. This mutation was not found in a control sample of 160 men. Previously, point mutations in the ACSL4 gene had been identified as the cause of MRX in three families. ACSL4 encodes the acyl-CoA synthetase long-chain family member 4, which catalyzes the formation of acyl-CoA esters from long-chain fatty acids. It is expressed in several tissues, and in brain it is essential for the normal formation of dendritic spines. The novel mutation here described confirmed the causal association of ACSL4 mutations with non-syndromic mental retardation. The completely skewed Xinactivation, also observed in the previously described carriers, supported a functional role for this gene in peripheral blood leukocytes. The intellectual impairment present in the carrier in the family here reported is in accordance with previous findings pointing to the effect on intellectual abilities of ACSL4 mutations in heterozygosis. The absence of correlation between the pattern of X-inactivation in leukocytes and mental status was confirmed.

Estudamos uma família com cinco homens (dois falecidos) afetados por deficiência mental (DM) não-sindrômica em duas gerações, num padrão de herança ligada ao cromossomo X. A análise do padrão de inativação do cromossomo X, com base na metilação do gene AR, evidenciou que a mulher portadora obrigatória tinha desvio completo de inativação nos leucócitos, uma característica freqüente em portadoras de mutações do cromossomo X relacionadas com DM. Para o mapeamento da DM, genotipamos 28 locos de microssatélites ao longo do cromossomo X e delimitamos um segmento de cerca de 32 Mb, entre os marcadores DXS986 e DXS8067, compartilhado pelos afetados e pela portadora obrigatória, mas não pelo homem normal ou pelas possíveis portadoras que não tinham desvio do padrão de inativação do cromossomo X. Na busca do gene mutado, analisamos, por seqüenciamento direto, genes mapeados no intervalo compartilhado e já relacionados a DM ou que tivessem expressão em cérebro e leucócitos. Nos afetados e na portadora obrigatória, encontramos a mutação c.845C→T no gene ACSL4, que resulta na substituição do aminoácido histidina, conservado na família de sintetases de acil-CoA humanas e em diversos outros organismos, por tirosina (p.H323Y da isoforma cérebro-específica). Tratando-se de mutação que altera um aminoácido evolutivamente conservado em gene já relacionado com DM, que segregava com a DM na família, não tendo sido encontrada em amostra controle de 160 indivíduos do sexo masculino, concluímos que era a causa da DM na família. Mutações de ponto no gene ACSL4 foram relacionadas com a DM não sindrômica em três famílias descritas na literatura. O gene ACSL4 codifica a acil-coA sintetase 4 da família das sintetases de cadeia longa, que catalisa a formação de ésteres acil-coA a partir de ácidos graxos de cadeia longa. Sua expressão já foi documentada em vários tecidos, incluindo o cérebro e dados recentes mostraram que a proteína é essencial para a formação normal de espinhos dendríticos. A nova mutação do gene ACSL4 que descrevemos como causa de DM vem reforçar a relação alterações desse gene e a DM de herança ligada ao X. O padrão de inativação do X totalmente desviado foi mais uma vez observado em mulher portadora da mutação, indicando a importância da expressão desse gene em leucócitos. A presença de dificuldades de aprendizado na portadora da mutação concorda com o observado nas três famílias da literatura em que o estudo das portadoras foi relatado, indicando o efeito de mutações do gene ACSL4 sobre a função intelectual mesmo em heterozigose. A ausência de correlação entre o padrão de inativação do cromossomo X em células do sangue periférico e o comprometimento intelectual foi confirmada. Na família estudada, a identificação da mutação permitiu o aconselhamento genético. / We studied a family with five men (two of them deceased) affected by nonsyndromic mental retardation in two generations, in a pattern of X-linked inheritance (MRX). The study aimed at identifying the causative mutation. The obligate female carrier showed completely skewed inactivation of the X chromosome, based on the methylation status of the AR gene in peripheral blood in leukocytes, a common feature in carriers of X-linked mutations that cause mental retardation. We genotyped 28 microsatellite loci mapped throughout the X chromosome and delimited a 32 Mb segment, between markers DXS986 and DXS8067, that was shared by the affected males and obligate carrier, but was not present in a normal man or in two women who did not show skewed X-inactivation. We searched for the causative mutation by sequencing genes mapped to this candidate interval that had been associated with MR and/or were expressed in brain and leukocytes. In the affected men and obligate carrier, we found a c.845C→T mutation in the ACSL4 gene, resulting in the amino acid tyrosine substituting for a histidine (p.H323Y in brain isoform), which is conserved in the acyl-CoA synthetase family in humans and others organisms. This mutation was not found in a control sample of 160 men. Previously, point mutations in the ACSL4 gene had been identified as the cause of MRX in three families. ACSL4 encodes the acyl-CoA synthetase long-chain family member 4, which catalyzes the formation of acyl-CoA esters from long-chain fatty acids. It is expressed in several tissues, and in brain it is essential for the normal formation of dendritic spines. The novel mutation here described confirmed the causal association of ACSL4 mutations with non-syndromic mental retardation. The completely skewed Xinactivation, also observed in the previously described carriers, supported a functional role for this gene in peripheral blood leukocytes. The intellectual impairment present in the carrier in the family here reported is in accordance with previous findings pointing to the effect on intellectual abilities of ACSL4 mutations in heterozygosis. The absence of correlation between the pattern of X-inactivation in leukocytes and mental status was confirmed.

[ES] El cáncer de mama triple negativo representa el 10-20% de los casos de cáncer de mama. Este subtipo molecular se caracteriza por su gran agresividad y capacidad invasiva y se asocia a un mal pronóstico. La ausencia de receptores hormonales y de HER2 hace que la quimioterapia sea el principal tratamiento sistémico eficaz. Sin embargo, varias pacientes con cáncer de mama triple negativo recaen tras recibir quimioterapia. Por lo tanto, es crucial descifrar las características moleculares y buscar nuevas herramientas terapéuticas para este subtipo. En este sentido, los microRNAs (miRNAs) están desregulados en varios tipos de cáncer y emergen como potenciales moléculas pronósticas implicadas en procesos biológicos y en la respuesta a la quimioterapia. Esta tesis titulada "Papel de los microRNAs-449 en las características del cáncer de mama: de la regulación epigenética a la resistencia a la quimioterapia" se centra en el papel de la familia miRNA-449 (miRNA-449a, miRNA-449b-5p y miRNA-449c-5p) en la modulación de la agresividad del cáncer de mama y la respuesta a la quimioterapia. Este estudio aportó pruebas de la regulación a la baja de los miRNAs-449 en líneas celulares de cáncer de mama triple negativo y en pacientes, y sugirió la desacetilación de histonas de su región promotora como mecanismo inhibidor. En particular, se observó que las histonas desacetilasas HDAC1 y SIRT1 estaban reguladas al alza en las células de cáncer de mama triple negativo, y se sugirió su inhibición como mecanismo de inhibición. Los análisis in silico señalaron a ACSL4, una enzima activadora de ácidos grasos, como diana de miARNs-449. Esto concuerda con otros estudios que señalan una alteración del metabolismo de los lípidos como causa de la progresión del cáncer. Se observó una correlación inversa entre los miRNA-449 y la expresión de ACSL4 en líneas celulares de cáncer de mama triple negativo y en pacientes, y el ensayo de reportero de luciferasa confirmó por primera vez esta diana directa de ACSL4 por los miRNA-449a y miRNA-449b-5p. Además, la sobreexpresión del microRNA-449c-5p por sí sola también produjo una regulación a la baja de ACSL4, por lo que también se sugirió una relación indirecta a través de la modulación de moléculas desconocidas. La sobreexpresión de miRNAs-449 y la infraexpresión de ACSL4 inhibieron la proliferación celular, la migración al disminuir la capacidad de sufrir el proceso de transición epitelial-mesenquimal, y la formación de colonias al regular a la baja los marcadores de troncalidad. Estos resultados sugieren una inhibición miRNAs-449 de la agresividad del cáncer de mama a través de la regulación a la baja de ACSL4. Además, basándonos en la literatura previa y en los resultados publicados por nuestro laboratorio, se evaluó la implicación de los miRNAs-449 en la respuesta a la quimioterapia a través de esta nueva diana. Los miRNAs-449 fueron regulados a la baja en las células resistentes a la doxorrubicina. A su vez, se observó una sobreexpresión de ACSL4 en células resistentes a la doxorrubicina y en pacientes que recayeron tras un tratamiento con quimioterapia. El tratamiento posterior con doxorrubicina aumentó la expresión de miRNAs-449 pero disminuyó la de ACSL4 en las células sensibles a la doxorrubicina, pero no en las resistentes, sugiriendo así una implicación de miRNAs-449 y ACSL4 en la respuesta a la quimioterapia. En este estudio, observamos que la sobreexpresión de miRNAs-449 producía sensibilidad a la doxorrubicina a través de la regulación a la baja de ACSL4 mediante ensayos de viabilidad y apoptosis. Además, la inhibición de ACSL4 disminuyó la expresión de la bomba de extrusión de fármacos ABCG2, lo que condujo a un aumento de la acumulación de doxorrubicina en las células. La implicación del miRNAs-449 en la inhibición de la agresividad y la sensibilidad a la doxorrubicina sugiere su potencial uso como herramienta terapéutica en el cáncer de mama triple negativo. / [CA] El càncer de mama triple negatiu representa el 10-20% dels casos de càncer de mama. Aquest subtipus molecular es caracteritza per la seua gran agressivitat i capacitat invasiva i s'associa a un mal pronòstic. L'absència de receptors hormonals i d'HER2 fa que la quimioteràpia siga el principal tractament sistèmic eficaç. No obstant això, diverses pacients amb càncer de mama triple negatiu recauen després de rebre quimioteràpia. Per tant, és crucial desxifrar les característiques moleculars i buscar noves eines terapèutiques per a aquest subtipus. En aquest sentit, els microRNAs (miRNAs) estan desregulats en diversos tipus de càncer i emergeixen com a potencials molècules pronósticas implicades en processos biològics i en la resposta a la quimioteràpia. Aquesta tesi titulada "Paper dels microRNAs-449 en les característiques del càncer de mama: de la regulació epigenètica a la resistència a la quimioteràpia" se centra en el paper de la família miRNA-449 (miRNA-449a, miRNA-449b-5p i miRNA-449c-5p) en la modulació de l'agressivitat del càncer de mama i la resposta a la quimioteràpia. Aquest estudi va aportar proves de la regulació a la baixa dels miRNAs-449 en línies cel·lulars de càncer de mama triple negatiu i en pacients, i va suggerir la *desacetilación d'histones de la seua regió promotora com a mecanisme inhibidor. En particular, es va observar que les histones desacetilasas HDAC1 i SIRT1 estaven regulades a l'alça en les cèl·lules de càncer de mama triple negatiu, i es va suggerir la seua inhibició com a mecanisme d'inhibició. Les anàlisis in silico van assenyalar a ACSL4, un enzim activador d'àcids grassos, com a diana de miARNs-449. Això concorda amb altres estudis que assenyalen una alteració del metabolisme dels lípids com a causa de la progressió del càncer. Es va observar una correlació inversa entre els miRNA-449 i l'expressió d'ACSL4 en línies cel·lulars de càncer de mama triple negatiu i en pacients, i l'assaig de reporter de luciferasa va confirmar per primera vegada aquesta diana directa d'ACSL4 pels miRNA-449a i miRNA-449b-5p. A més, la sobreexpressió del miRNA-449c-5p per si sola també va produir una regulació a la baixa d'ACSL4, per la qual cosa també es va suggerir una relació indirecta a través de la modulació de molècules desconegudes. La sobreexpressió de miRNAs-449 i la infraexpressió d'ACSL4 van inhibir la proliferació cel·lular, la migració en disminuir la capacitat de patir el procés de transició epitelial-mesenquimal, i la formació de colònies en regular a la baixa els marcadors de troncalitat. Aquests resultats suggereixen una inhibició de l'agressivitat del càncer de mama a través de la regulació a la baixa d'ACSL4. A més, basant-nos en la literatura prèvia i en els resultats publicats pel nostre laboratori, es va avaluar la implicació dels miRNAs-449 en la resposta a la quimioteràpia a través d'aquesta nova diana. Els miRNAs-449 van ser regulats a la baixa en les cèl·lules resistents a la doxorubicina. Al seu torn, es va observar una sobreexpressió d'ACSL4 en cèl·lules resistents a la doxorubicina i en pacients que van recaure després d'un tractament amb quimioteràpia. El tractament posterior amb doxorubicina va augmentar l'expressió de micRNAs-449 però va disminuir la d'ACSL4 en les cèl·lules sensibles a la doxorubicina, però no en les resistents, suggerint així una implicació dels miRNAs-449 i ACSL4 en la resposta a la quimioteràpia. En aquest estudi, observem que la sobreexpressió dels miRNAs-449 produïa sensibilitat a la doxorubicina a través de la regulació a la baixa d'ACSL4 mitjançant assajos de viabilitat i apoptosi. A més, la inhibició d'ACSL4 va disminuir l'expressió de la bomba d'extrusió de fàrmacs ABCG2, la qual cosa va conduir a un augment de l'acumulació de doxorubicina en les cèl·lules. La implicació dels miRNAs-449 en la inhibició de l'agressivitat i la sensibilitat a la doxorubicina suggereix el seu potencial ús com a eina terapèutica en el càncer de mama triple negatiu. / [EN] Triple-negative breast cancer accounts for 10-20% of breast cancer cases. This molecular subtype is characterized by its highly aggressive and invasive capacity being associated with a bad prognosis. The lack of hormone and HER2 receptors makes chemotherapy the main systemic effective treatment. However, several triple-negative breast cancer patients relapse after receiving chemotherapy. Therefore, deciphering the molecular characteristics and searching for new therapeutic tools for this subtype is crucial. In this sense, microRNAs (miRNAs) are found dysregulated in several cancer types and emerge as potential prognostic molecules involved in biological processes and chemotherapy response. This thesis entitled "Role of microRNAs-449 in breast cancer features: From epigenetic regulation to chemotherapy resistance" is focused on the role of the miRNA-449 (miRNA-449a, miRNA-449b-5p, and miRNA-449c-5p) family in the modulation of breast cancer aggressiveness and chemotherapy response. This study provided evidence of microRNAs-449 downregulation in triple-negative breast cancer cell lines and patients and suggested histone deacetylation of its promoter region as an inhibitor mechanism. Particularly, the histone deacetylases HDAC1 and SIRT1 were found upregulated in triple-negative breast cancer cells, and their genetic and chemical inhibition increased microRNAs-449 expression. In addition, a negative feedback loop modulation between miRNAs-449 and HDAC1/SIRT1 was observed, thus contributing to the homeostasis or tumoral phenotype of cells. In silico analyses pointed out ACSL4, a fatty acid-activating enzyme, as target of miRNAs-449. This is in concordance with other studies that pointed out an altered lipid metabolism to sustain cancer progression. An inverse correlation between microRNAs-449 and ACSL4 expression was observed in triple-negative breast cancer cell lines and patients, and luciferase reporter assay confirmed this ACSL4 direct targeting by miRNA-449a and miRNA-449b-5p for the first time. Moreover, the microRNA-449c-5p overexpression alone also produced an ACSL4 downregulation, so an indirect relationship was also suggested through the modulation of unknown molecules. MiRNAs-449 overexpression and ACSL4 knockdown inhibited cell proliferation, migration by diminishing the ability to undergo the epithelial-mesenchymal transition process, and colony formation by downregulating markers of stemness. These results suggested a microRNAs-449 inhibition of breast cancer aggressiveness through ACSL4 downregulation. Furthermore, based on previous literature and published results by our laboratory, a miRNAs-449 implication in chemotherapy response was evaluated through this novel target. MiRNAs-449 were downregulated in doxorubicin-resistant cells. In turn, ACSL4 overexpression was observed in doxorubicin-resistant cells and patients who relapsed after chemotherapy-containing treatment. Subsequent doxorubicin treatment increased miRNAs-449 but decreased ACSL4 expression in doxorubicin-sensitive, but not in resistant cells, thus suggesting a miRNAs-449 and ACSL4 implication in chemotherapy response. In this study, we observed that miRNAs-449 overexpression produced doxorubicin sensitivity through ACSL4 downregulation by viability and apoptosis assay. In addition, ACSL4 inhibition decreased the drug extrusion pump ABCG2's expression, leading to an increased doxorubicin accumulation in cells. The involvement of miRNAs-449 in the inhibition of aggressiveness and sensitivity to doxorubicin suggests its potential use as a therapeutic tool in triple-negative breast cancer. / Torres Ruiz, S. (2023). Papel de la familia de microRNAs-449 y el gen CDC20B en la respuesta a tratamientos en cáncer de mama: organoides y cultivos primarios como modelos tumorales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/198846

Recent developments in neurobiology make it clear that glia play fundamental and active roles, in the adult and in development. Many hereditary cognitive disorders have been linked to developmental defects, and in at least two cases, Rett Syndrome and Fragile X Mental Retardation, glia are important in pathogenesis. However, most studies of developmental disorders, in particular intellectual disability, focus on neuronal defects. An example is intellectual disability caused by mutations in ACSL4, a metabolic enzyme that conjugates long-chain fatty acids to Coenzyme A (CoA). Depleting ACSL4 in neurons is associated with defects in dendritic spines, a finding replicated in patient tissue, but the etiology of this disorder remains unclear. In a genetic screen to discover genes necessary for visual function, I identified the Drosophila homolog of ACSL4, Acsl, as a gene important for the magnitude of neuronal transmission, and found that it is required in glia. I determined that Acsl is required in a specific subtype of glia in the Drosophila optic lobe, and that depletion of Acsl from this population causes morphological defects. I demonstrated that Acsl is required in development, and that the phenotype can be rescued by human ACSL4. Finally, I discovered that ACSL4 is expressed in astrocytes in the mouse hippocampus. This study is highly significant for understanding glial biology and neurodevelopment. It provides information on the role of glia in development, substantiates a novel role for Acsl in glia, and advances our understanding of the potential role that glia play in the pathogenesis of intellectual disability.