Mutazioni nel gene APPL1 e diabete mellito familiare dell’adulto

Familial, apparently autosomal dominant, early-onset forms of diabetes mellitus of the adulthood that are negative for mutations in known MODY genes have been repeatedly described. Except that for their age of onset, these forms of diabetes resemble classical type 2 diabetes (T2D), thereby suggesting that they are due to mutations in genes modulating insulin sensitivity and for the fine tuning of insulin secretion rather than in genes playing a central role in insulin synthesis/secretion, as is the case for MODY. To identify genetic causes of these forms of diabetes, whole exam sequencing was carried out in portends from 59 families from Italy and the U.S. Two mutations in the APPL1 gene (a L552X stop-codon and a D94N missense mutation), showing segregation with diabetes, were found in two different families. Neither mutation had been previously reported in publicly available databases. APPL1 binds to Akt2 and positively modulates insulin-mediated Akt2 activation and downstream signaling, which is involved in both insulin action and secretion. Accordingly, APPL1 ablation causes insulin resistance and impaired glucose homeostasis in mice. X552, N94 and wild type (WT) APPL1 cDNAs were transfected in HepG2 cells, followed by evaluation of mRNA and protein expression levels along with insulin-stimulated Akt2-ser473 and GSK3β-ser9 phosphorylation. X552 totally abolished APPL1 protein (but not mRNA) expression, consistent with its being a stop-codon mutation. N94 APPL1 was expressed at the same level as WT APPL1; however, it caused significant reduction in the enhancement of insulin-stimulated Akt2 and GSK3β phosphorylation observed after WT APPL1 transfection as compared to un-transfected cells, therefore behaving as a loss of function mutation. Both mutations were absent in 2970 T2D patients and in 1639 control subjects. This is the first evidence of APPL1 mutations contributing to familial forms of diabetes mellitus of the adulthood and reaffirms the critical role of this gene in glucose homeostasis.

Una forma familiare autosomica dominante di diabete mellito, ad esordio precoce, negativa per mutazioni nei geni MODY noti e clinicamente sovrapponibile al tipo 2 (DT2), è stata ripetutamente descritta. E' possibile ipotizzare che essa sia dovuta a mutazioni nei geni che modulano la sensibilità insulinica e/o la fine regolazione della secrezione insulinica, piuttosto che in geni con ruolo centrale nella sintesi/secrezione dell'insulina, come nel caso del MODY. Per identificarne le cause genetiche, è stato effettuato il sequenziamento dell'esoma nei probandi di 59 famiglie raccolte in Italia e USA. Sono state identificate due mutazioni nel gene APPL1, una stop L552X ed una missenso D94N, che segregano con il diabete in due famiglie. Queste mutazioni sono risultate assenti sia in tutte le banche dati pubblicamente accessibili sia in 2970 pazienti DT2 e in 1639 controlli esaminati. APPL1 si lega ad Akt2, modulandone positivamente l'attivazione indotta dall'insulina ed è coinvolto sia nell'azione che nella secrezione insulinica. L'ablazione di APPL1 nel topo provoca resistenza all'insulina e iperglicemia. I cDNA di APPL1, sia quelli mutagenizzati che il wild type (WT), sono stati trasfettati in cellule HepG2. Sono quindi stati valutati i livelli di espressione sia del mRNA che della proteina APPL1, sia i livelli di fosforilazione di Akt2-ser473 e di GSK3b-ser9 dopo stimolo con insulina. La mutazione X552 abolisce totalmente la proteina APPL1 (ma non il suo mRNA) e questa osservazione è coerente con la natura di stop della mutazione. APPL1 N94, viene invece espressa allo stesso livello del WT, ma provoca una significativa riduzione della stimolazione insulinica sulla fosforilazione di Akt2 e GSK3b osservata in cellule APPL1 WT rispetto a cellule non-trasfettate (mutazione con perdita di funzione). Questa è la prima evidenza che mutazioni in APPL1 contribuiscono a forme familiari di diabete mellito, suggerendo un ruolo centrale di questo gene nell'omeostasi del glucosio nell'uomo.