Modelli di adaptinopatie con implicazioni sullo sviluppo neurologico e fertilità: generazione tramite CRISPR/Cas9 di zebrafish mutanti nulli del gene Ap1g1

Adaptinopathies are an emerging group of genetic disorders characterized by neurocutaneous and neurometabolic abnormalities, associated with mutations in genes encoding subunits of adaptor protein complexes, including AP-1. In this study, a zebrafish model was developed to investigate the role of the γ1 subunit encoded by the ap1g1 gene, which is essential for intracellular trafficking between the trans-Golgi network and endosomes. Using CRISPR/Cas9 gene editing, a frameshift mutation was introduced into the ap1g1 gene, resulting in embryonic lethality in homozygous mutants and significant phenotypes in heterozygotes, including morphological defects in the central nervous system, disorganization of the intestinal epithelium, and reduced fertility in both sexes. Histological and molecular analyses revealed a significant reduction in E-cadherin and BMPs, suggesting alterations in cell polarity, intercellular adhesion, and morphogenetic signaling. These findings confirm the crucial and evolutionarily conserved role of the AP-1 complex in vertebrate development and lay the groundwork for a better understanding of the pathogenetic mechanisms underlying human adaptinopathies, opening new perspectives for the development of targeted therapeutic approaches.

Le adaptinopatie sono un gruppo emergente di patologie genetiche caratterizzate da disturbi neurocutanei e neurometabolici, associate a mutazioni nei geni che codificano le subunità dei complessi di proteine adattatrici, tra cui AP-1. In questo studio, è stato sviluppato un modello zebrafish per indagare il ruolo della subunità γ1 codificata dal gene ap1g1, essenziale nel traffico intracellulare tra trans-Golgi ed endosomi. Mediante editing genetico CRISPR/Cas9 è stata generata una mutazione a frameshift nel gene ap1g1, che ha determinato letalità embrionale negli omozigoti e fenotipi rilevanti negli eterozigoti, inclusi difetti morfologici nel sistema nervoso centrale, disorganizzazione dell’epitelio intestinale e ridotta fertilità in entrambi i sessi. Analisi istologiche e molecolari hanno rivelato una riduzione significativa di E-caderina e BMPs, suggerendo alterazioni nella polarità cellulare, nell’adesione intercellulare e nella segnalazione morfogenetica. I risultati confermano il ruolo cruciale e conservato del complesso AP-1 nello sviluppo dei vertebrati e pongono le basi per una migliore comprensione dei meccanismi patogenetici alla base delle adaptinopatie umane, aprendo prospettive per lo studio di approcci terapeutici mirati.