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Bernal Barquero CE, Geysels RC, Jacques V, Carro GH, Martín M, Peyret V, Abregú MC, Papendieck P, Masini-Repiso AM, Savagner F, Chiesa AE, Citterio CE, Nicola JP. Targeted Next-Generation Sequencing of Congenital Hypothyroidism-Causative Genes Reveals Unexpected Thyroglobulin Gene Variants in Patients with Iodide Transport Defect. Int J Mol Sci 2022; 23:ijms23169251. [PMID: 36012511 PMCID: PMC9409291 DOI: 10.3390/ijms23169251] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 07/04/2022] [Revised: 08/04/2022] [Accepted: 08/08/2022] [Indexed: 01/12/2023] Open
Abstract
Congenital iodide transport defect is an uncommon autosomal recessive disorder caused by loss-of-function variants in the sodium iodide symporter (NIS)-coding SLC5A5 gene and leading to dyshormonogenic congenital hypothyroidism. Here, we conducted a targeted next-generation sequencing assessment of congenital hypothyroidism-causative genes in a cohort of nine unrelated pediatric patients suspected of having a congenital iodide transport defect based on the absence of 99mTc-pertechnetate accumulation in a eutopic thyroid gland. Although, unexpectedly, we could not detect pathogenic SLC5A5 gene variants, we identified two novel compound heterozygous TG gene variants (p.Q29* and c.177-2A>C), three novel heterozygous TG gene variants (p.F1542Vfs*20, p.Y2563C, and p.S523P), and a novel heterozygous DUOX2 gene variant (p.E1496Dfs*51). Splicing minigene reporter-based in vitro assays revealed that the variant c.177-2A>C affected normal TG pre-mRNA splicing, leading to the frameshift variant p.T59Sfs*17. The frameshift TG variants p.T59Sfs*17 and p.F1542Vfs*20, but not the DUOX2 variant p.E1496Dfs*51, were predicted to undergo nonsense-mediated decay. Moreover, functional in vitro expression assays revealed that the variant p.Y2563C reduced the secretion of the TG protein. Our investigation revealed unexpected findings regarding the genetics of congenital iodide transport defects, supporting the existence of yet to be discovered mechanisms involved in thyroid hormonogenesis.
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Affiliation(s)
- Carlos Eduardo Bernal Barquero
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Cordoba 5000, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Cordoba 5000, Argentina
| | - Romina Celeste Geysels
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Cordoba 5000, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Cordoba 5000, Argentina
| | - Virginie Jacques
- Laboratoire de Biochimie, Institut Fédératif de Biologie, Le Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, 31300 Toulouse, France
- Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (I2MC), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMR 1297, 31432 Toulouse, France
| | - Gerardo Hernán Carro
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Cordoba 5000, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Cordoba 5000, Argentina
| | - Mariano Martín
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Cordoba 5000, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Cordoba 5000, Argentina
| | - Victoria Peyret
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Cordoba 5000, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Cordoba 5000, Argentina
| | - María Celeste Abregú
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Cordoba 5000, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Cordoba 5000, Argentina
| | - Patricia Papendieck
- División de Endocrinología, Hospital de Niños Dr. Ricardo Gutiérrez, Buenos Aires 1006, Argentina
- Centro de Investigaciones Endocrinológicas Dr. César Bergadá, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CEDIE-CONICET), Buenos Aires 1120, Argentina
| | - Ana María Masini-Repiso
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Cordoba 5000, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Cordoba 5000, Argentina
| | - Frédérique Savagner
- Laboratoire de Biochimie, Institut Fédératif de Biologie, Le Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, 31300 Toulouse, France
- Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (I2MC), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) UMR 1297, 31432 Toulouse, France
| | - Ana Elena Chiesa
- División de Endocrinología, Hospital de Niños Dr. Ricardo Gutiérrez, Buenos Aires 1006, Argentina
- Centro de Investigaciones Endocrinológicas Dr. César Bergadá, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CEDIE-CONICET), Buenos Aires 1120, Argentina
| | - Cintia E. Citterio
- Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (INIGEM-CONIET), Buenos Aires 1120, Argentina
- Division of Metabolism, Endocrinology and Diabetes, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI 48109, USA
| | - Juan Pablo Nicola
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Cordoba 5000, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Cordoba 5000, Argentina
- Correspondence: ; Tel.: +54-0351-535-3850 (ext. 55423)
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Geysels RC, Bernal Barquero CE, Martín M, Peyret V, Nocent M, Sobrero G, Muñoz L, Signorino M, Testa G, Castro RB, Masini-Repiso AM, Miras MB, Nicola JP. Silent but Not Harmless: A Synonymous SLC5A5 Gene Variant Leading to Dyshormonogenic Congenital Hypothyroidism. Front Endocrinol (Lausanne) 2022; 13:868891. [PMID: 35600585 PMCID: PMC9114739 DOI: 10.3389/fendo.2022.868891] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Submit a Manuscript] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/03/2022] [Accepted: 03/23/2022] [Indexed: 12/25/2022] Open
Abstract
BACKGROUND Congenital iodide transport defect (ITD) is an uncommon cause of dyshormonogenic congenital hypothyroidism characterized by the absence of active iodide accumulation in the thyroid gland. ITD is an autosomal recessive disorder caused by loss-of-function variants in the sodium/iodide symporter (NIS)-coding SLC5A5 gene. OBJECTIVE We aimed to identify, and if so to functionally characterize, novel ITD-causing SLC5A5 gene variants in a cohort of five unrelated pediatric patients diagnosed with dyshormonogenic congenital hypothyroidism with minimal to absent 99mTc-pertechnetate accumulation in the thyroid gland. METHODS The coding region of the SLC5A5 gene was sequenced using Sanger sequencing. In silico analysis and functional in vitro characterization of a novel synonymous variant were performed. RESULTS Sanger sequencing revealed a novel homozygous synonymous SLC5A5 gene variant (c.1326A>C in exon 11). In silico analysis revealed that the c.1326A>C variant is potentially deleterious for NIS pre-mRNA splicing. The c.1326A>C variant was predicted to lie within a putative exonic splicing enhancer reducing the binding of splicing regulatory trans-acting protein SRSF5. Splicing minigene reporter assay revealed that c.1326A>C causes exon 11 or exon 11 and 12 skipping during NIS pre-mRNA splicing leading to the NIS pathogenic variants p.G415_P443del and p.G415Lfs*32, respectively. Significantly, the frameshift variant p.G415Lfs*32 is predicted to be subjected to degradation by nonsense-mediated decay. CONCLUSIONS We identified the first exonic synonymous SLC5A5 gene variant causing aberrant NIS pre-mRNA splicing, thus expanding the mutational landscape of the SLC5A5 gene leading to dyshormonogenic congenital hypothyroidism.
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Affiliation(s)
- Romina Celeste Geysels
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Carlos Eduardo Bernal Barquero
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Mariano Martín
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Victoria Peyret
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Martina Nocent
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Gabriela Sobrero
- Programa Provincial de Pesquisa Neonatal, Servicio de Endocrinología, Hospital de Niños de la Santísima Trinidad de Córdoba, Córdoba, Argentina
| | - Liliana Muñoz
- Programa Provincial de Pesquisa Neonatal, Servicio de Endocrinología, Hospital de Niños de la Santísima Trinidad de Córdoba, Córdoba, Argentina
| | - Malvina Signorino
- Programa Provincial de Pesquisa Neonatal, Servicio de Endocrinología, Hospital de Niños de la Santísima Trinidad de Córdoba, Córdoba, Argentina
| | - Graciela Testa
- Programa Provincial de Pesquisa Neonatal, Servicio de Endocrinología, Hospital de Niños de la Santísima Trinidad de Córdoba, Córdoba, Argentina
| | | | - Ana María Masini-Repiso
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Mirta Beatriz Miras
- Programa Provincial de Pesquisa Neonatal, Servicio de Endocrinología, Hospital de Niños de la Santísima Trinidad de Córdoba, Córdoba, Argentina
| | - Juan Pablo Nicola
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
- *Correspondence: Juan Pablo Nicola,
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Bernal Barquero CE, Martín M, Geysels RC, Peyret V, Papendieck P, Masini-Repiso AM, Chiesa AE, Nicola JP. An Intramolecular Ionic Interaction Linking Defective Sodium/Iodide Symporter Transport to the Plasma Membrane and Dyshormonogenic Congenital Hypothyroidism. Thyroid 2022; 32:19-27. [PMID: 34726525 DOI: 10.1089/thy.2021.0344] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Submit a Manuscript] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/19/2023]
Abstract
Background: The sodium/iodide symporter (NIS) mediates active iodide accumulation in the thyroid follicular cell. Autosomal recessive iodide transport defect (ITD)-causing loss-of-function NIS variants lead to dyshormonogenic congenital hypothyroidism due to deficient iodide accumulation for thyroid hormonogenesis. Here, we aimed to identify, and if so to functionally characterize, novel ITD-causing NIS pathogenic variants in a patient diagnosed with severe dyshormonogenic congenital hypothyroidism due to a defect in iodide accumulation in the thyroid follicular cell, as suggested by nondetectable radioiodide accumulation in a normally located thyroid gland, as well as in salivary glands. Methods: The proposita NIS-coding SLC5A5 gene was sequenced using Sanger sequencing. In silico analysis and functional in vitro characterization of the novel NIS variants were performed. Results: Sanger sequencing revealed novel compound heterozygous SLC5A5 gene variants (c.970-3C>A and c.1106A>T, p.D369V). In silico analysis suggested that c.970-3C>A disrupts the canonical splice acceptor site located in intron 7. Splicing minigene reporter assay revealed that c.970-3C>A causes exon 8 skipping during NIS pre-mRNA splicing leading to the NIS pathogenic variant p.Y324Hfs*148. Moreover, in silico analysis indicated p.D369V as pathogenic. Functional in vitro studies demonstrated that p.D369V NIS does not mediate iodide accumulation, as p.D369V causes NIS to be retained in the endoplasmic reticulum. Mechanistically, we propose an intramolecular ionic interaction involving the β carboxyl group of D369 and the guanidinium group of R130, located in transmembrane segment 4. Of note, an Asp residue at position 369-which is highly conserved in SLC5A family members-is required for functional NIS expression at the plasma membrane. Conclusions: We uncovered a critical intramolecular interaction between R130 and D369 required for NIS maturation and plasma membrane expression. Moreover, we identified the first intronic variant causing aberrant NIS pre-mRNA splicing, thus expanding the mutational landscape in the SLC5A5 gene leading to dyshormonogenic congenital hypothyroidism.
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Affiliation(s)
- Carlos Eduardo Bernal Barquero
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Mariano Martín
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Romina Celeste Geysels
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Victoria Peyret
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Patricia Papendieck
- División de Endocrinología, Hospital de Niños Dr. Ricardo Gutiérrez, Buenos Aires, Argentina
- Centro de Investigaciones Endocrinológicas Dr. César Bergadá-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CEDIE-CONICET), Buenos Aires, Argentina
| | - Ana María Masini-Repiso
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
| | - Ana Elena Chiesa
- División de Endocrinología, Hospital de Niños Dr. Ricardo Gutiérrez, Buenos Aires, Argentina
- Centro de Investigaciones Endocrinológicas Dr. César Bergadá-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CEDIE-CONICET), Buenos Aires, Argentina
| | - Juan Pablo Nicola
- Departamento de Bioquímica Clínica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
- Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBICI-CONICET), Córdoba, Argentina
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