Geneticists unveil workings of three genes that control cell development and growth
Newswise — MONTREAL, March 1, 2011 – By working with Canadians of French ancestry who suffer a rare genetic disease, researchers have discovered how three genes contribute to abnormal growth, making a breakthrough that will improve our understanding of many disorders such as foetal and childhood growth retardation, abnormal development of body parts and cancer. “As a result of the Human Genome Project, we know the basic identity of essentially all the genes in the human body, but we don’t automatically know what they do in detail,” explained lead researcher Dr. Mark Samuels of the University of Montreal’s Department of Medicine and the Sainte-Justine University Hospital Research Centre. “It’s like opening your car and seeing the parts, but not knowing what each one does. When a part breaks however, you learn how it fits with the rest of the machine. Working with people who have specific health or development problems linked to specific genes enables us to see how those genes contribute to our bodies’ development and functioning.”
In this case, the team of researchers characterized the molecular basis in patients who suffer from Meier-Gorlin Syndrome (MGS), a rare disorder that is characterized by short stature, small ears, and absent or underdeveloped knee-caps. The patients were mostly francophonic, coming from the Maritimes, Quebec, British Columbia as well as the Louisiana Cajun community. MGS is a classic “single gene disorder,” meaning it is related to mutations in individual genes, although in the case of MGS different patients surprisingly seem to carry mutations in any of three different genes.
The genes are called ORC1L, ORC4L and CDT1, and are known to play a critical role in correct copying of DNA. Cells reproduce by dividing in two. All the chromosomes must also be duplicated. This process is tightly controlled to prevent having too many or two few copies of large segments of the genome.
“This seems to be the first example of any naturally occurring, inherited mutations identified in this set of important regulatory genes in any mammal.
Finding the genes is a great example of the value of this type of research,” Samuels said. “We learn the cause of the disease, and discover new things about our cellular function. However we still have a lot to learn about why mutations in these genes lead to the specific consequences in Meier-Gorlin patients.”
There are 20-25,000 genes in the human genetic sequence, and it’s important to note that they don’t necessarily each correspond to a specific function or group of functions, or indeed to a single disease. The same gene can have subtle effects on a number of bodily functions. Moreover, in complex genetic diseases – diabetes, for example – environment and lifestyle have as much or more of an impact on health than a person’s genetic background.
“Understanding rare genetic conditions like MGS is important to the general public for two reasons,” Samuels stressed. “Firstly, they provide insight into how our genes, and therefore our bodies, work. Secondly, although there are few people concerned for each particular disorder, in sum all patients with genetic conditions consume substantial amounts of health resources, and by diagnosing them more quickly, we can improve patient management and reduce the strain on the health care system.” Research suggests that up to 70% of admissions to paediatric hospitals may be related to some kind of genetic disorder. “It’s also important to note that behind the science and the statistics, there are real people suffering. It’s an immense relief for patients and their families to finally have a clear diagnosis,” Samuels added.
In an unusual coincidence, a competing team of researchers obtained similar findings on Meier-Gorlin Syndrome in a different set of patients. These findings were published in the same issue of Nature Genetics. Samuels notes, "Neither team can claim absolute priority in the discovery. However this is the way science works best: when important results are quickly verified by multiple teams independently."
The Canadian work was carried out as part of a long term commitment to rare genetic disease research by the Atlantic Medical Genetic and Genomic Initiative (AMGGI). The findings were published in Nature Genetics and involved researchers from Dalhousie University, the University of Montreal-CHU Ste-Justine, the University of Louisiana and the University of British Columbia. The AMGGI project is funded by Industry Canada via Genome Canada and Genome Atlantic, as well as a large number of organizations, including the Atlantic Canada Opportunities Agency – Atlantic Innovation Fund, Dalhousie University, Capital Health and the IWK Foundation. The full list can be found at Genome Atlantic’s website.
Des chercheurs étudiant une maladie rare effectuent une percée qui pourrait bénéficier à tousDes généticiens dévoilent le fonctionnement de trois gènes qui contrôlent le développement et la croissance cellulaires
MONTRÉAL, le 1 mars 2011 – En travaillant avec des Canadiens d'ascendance française qui souffrent d'une maladie génétique rare, des chercheurs ont découvert comment trois gènes contribuent à une croissance anormale, réalisant une percée qui améliorera notre compréhension de plusieurs désordres, notamment le retard de la croissance fœtale et infantile, le développement anormal de parties du corps et le cancer. « Grâce au Projet génome humain, nous connaissons l'identité fondamentale de pratiquement tous les gènes du corps humain, mais nous ne connaissons pas nécessairement leur rôle précis », a expliqué le chercheur en chef, le professeur Mark Samuels, du Département de médecine de l'Université de Montréal et du Centre de recherche du Centre hospitalier universitaire Sainte-Justine. « C'est comme soulever le capot de votre voiture et voir les pièces, mais sans savoir laquelle fait quoi. Toutefois, quand une pièce brise, on apprend comment elle s'intègre au reste de la machine. Le fait de travailler avec des personnes qui éprouvent des problèmes précis de santé ou de développement en lien avec des gènes spécifiques nous permet de constater comment ces gènes contribuent au développement et au fonctionnement de notre corps. »Dans le présent cas, l'équipe de chercheurs a caractérisé le fondement moléculaire chez des patients souffrant du syndrome de Meier-Gorlin, un désordre rare qui se distingue par une petite taille, de petites oreilles et des rotules absentes ou sous-développées. Les patients étaient en majorité francophones, originaires des Maritimes, du Québec, de la Colombie-Britannique ainsi que de la communauté cajun de la Louisiane. Le syndrome de Meier-Gorlin est un désordre génétique simple classique, ce qui signifie qu'il est relié à des mutations des gènes individuels, bien que, dans le cas de ce syndrome, différents patients semblent curieusement présenter des mutations de l'un de trois différents gènes.Les gènes sont appelés ORC1, ORC4 et CDT1, et on leur reconnaît un rôle essentiel dans la juste reproduction de l'ADN. Les cellules se reproduisent en se scindant en deux. Tous les chromosomes doivent aussi être dupliqués. Ce processus est étroitement contrôlé pour éviter d'avoir trop ou trop peu de copies de grands segments du génome. « Il semble que ce soit le premier exemple de toutes les mutations transmises et survenant naturellement, identifiées dans ce groupe de gènes régulateurs présent chez tous les mammifères. La découverte des gènes est un excellent exemple de la valeur de ce genre de recherche », a déclaré le professeur Samuels. « Nous découvrons la cause de la maladie et nous augmentons nos connaissances sur notre fonction cellulaire. Toutefois, il nous reste encore beaucoup à apprendre sur les raisons pour lesquelles les mutations de ces gènes ont des conséquences spécifiques chez les patients atteints du syndrome de Meier-Gorlin. »La séquence génétique humaine compte de 20 000 à 25 000 gènes, et il est important de noter que chacun ne correspond pas nécessairement à une fonction ou à un groupe de fonctions spécifique, non plus qu'à une seule maladie. Le même gène peut avoir des effets subtils sur un certain nombre de fonctions corporelles. En outre, dans les cas de maladies génétiques complexes, le diabète, par exemple, l'environnement et le mode de vie ont un impact sur la santé aussi important sinon plus que les antécédents génétiques d'un individu.Mark Samuels insiste : « Il est important pour le grand public que l'on comprenne les conditions génétiques rares, comme le syndrome de Meier-Gorlin, pour deux raisons. La première, c'est qu'elles fournissent des renseignements sur la manière dont nos gènes, et par conséquent notre corps, fonctionnent. La deuxième, c'est que, bien que peu de personnes soient touchées par chaque désordre en particulier, au total, tous les patients souffrant de troubles génétiques consomment une part substantielle des ressources en santé, et qu'en les diagnostiquant plus rapidement, nous pouvons améliorer leur traitement et réduire la pression sur le réseau de soins de santé. » Des travaux de recherche permettent de penser que jusqu'à 70 pour cent des admissions aux hôpitaux pédiatriques pourraient être reliées à une certaine forme de désordre génétique. « Il est par ailleurs important de noter que, derrière la science et les statistiques, se trouvent de vraies personnes qui souffrent. Le soulagement est immense pour les patients et leurs familles lorsqu'un diagnostic clair est finalement établi », ajoute le professeur Samuels. Coïncidence rare, une équipe concurrente de chercheurs a obtenu des résultats similaires sur le syndrome de Meier-Gorlin chez un groupe différent de patients. Ces découvertes ont été publiées dans le même numéro de Nature Genetics. Mark Samuels fait remarquer : « Aucune des équipes ne peut réclamer la priorité absolue de la découverte. Toutefois, c'est de cette manière que la science fonctionne à son meilleur : quand des résultats importants sont rapidement et indépendamment vérifiés par plusieurs équipes. » Les travaux canadiens ont été effectués dans le cadre d'un engagement à long terme envers la recherche sur les maladies génétiques rares par l'Initiative de génétique médicale et de génomique de la région de l'Atlantique (AMGGI). Les résultats ont été publiés dans Nature Genetics par des chercheurs de l'Université Dalhousie, le Centre hospitalier universitaire Sainte-Justine de l'Université de Montréal, l'Université de Louisiane et l'Université de Colombie-Britannique. Le projet de l'AMGGI est financé par le Gouvernement du Canada par l'intermédiaire de Génome Canada et Génome Atlantique, ainsi que par un grand nombre d'organismes, notamment l'Agence de promotion économique du Canada atlantique, le Fonds d'innovation de l'Atlantique, l'Université Dalhousie, Capital Health et la Fondation IWK. On peut consulter la liste complète sur le site Internet de Génome Atlantique.
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