Uncovering novel genetic etiologies of childhood herpes simplex encephalitis : hypothesis-based candidate gene approach
Identification de nouvelles étiologies génétiques de l'encéphalite herpétique : une approche de gène candidat
Résumé
Childhood herpes simplex virus-1 (HSV-1) encephalitis (HSE) may result from single-gene inborn errors of TLR3 immunity. The TLR3-dependent induction of IFN-α/β or -λ is crucial for protective immunity against primary HSV-1 infection in the central nervous system (CNS). We describe here two unrelated children with HSE carrying different heterozygous mutations (D50A and G159A) in TBK1, the gene encoding TANK-binding kinase 1, a kinase at the crossroads of multiple IFN-inducing signaling pathways. Both mutant TBK1 alleles are loss-of-function, but through different mechanisms: protein instability (D50A) or a loss of kinase activity (G159A). Both are also associated with an autosomal dominant (AD) trait, but by different mechanisms: haplotype-insufficiency (D50A) or negative dominance (G159A). A defect in poly(I:C)-induced TLR3 responses can be detected in fibroblasts heterozygous for G159A, but not for D50A TBK1. Nevertheless, viral replication and cell death rates due to two TLR3-dependent viruses (HSV-1 and VSV) were high in fibroblasts from both patients, and particularly so in G159A TBK1 fibroblasts. These phenotypes were rescued equally well by IFN-α2b. Moreover, the IFN responses to the TLR3-independent agonists and viruses tested were maintained in both patients' PBMCs and fibroblasts. The narrow, partial cellular phenotype thus accounts for the clinical phenotype of these patients being limited to HSE. These data identify AD partial TBK1 deficiency as a new genetic etiology of childhood HSE, indicating that TBK1 is essential for the TLR3- and IFN-dependent control of HSV-1 in the CNS
L'encéphalite herpétique (EH), causée par l'herpès simplex virus-1 (HSV-1), peut résulter de défauts monogéniques de l'immunité médiée par TLR3. L'induction d'interférons (IFNs)-α/β ou -λ via TLR3 est cruciale à la protection après infection primaire avec HSV-1 dans le système nerveux central (SNC). Nous décrivons deux enfants avec l'EH portant différentes mutations hétérozygotes (D50A et G159A) dans TBK1, encodant TANK-Binding Kinase 1, une kinase aux carrefours de multiples voies de signalisation induisant des IFNs. Les deux allèles mutants de TBK1 sont perte-de-fonction par des mécanismes différents: instabilité de la protéine (D50A) ou perte d'activité kinase (G159A). Ces allèles sont associés à un trait autosomal dominant (AD) par des mécanismes différents: haplotype-insuffisance (D50A) ou dominance négative (G159A). Un défaut de réponses à poly(I:C) par TLR3 est observable dans les fibroblastes hétérozygotes pour G159A, et non pour D50A TBK1. Néanmoins, la réplication virale et la mortalité cellulaire après infection par deux virus dépendants de TLR3 (HSV-1 et VSV) étaient élevées dans les fibroblastes des deux patients. Ces phénotypes peuvent être sauvés par IFN-α2b. De plus, la production d'IFNs en réponse à des agonistes et virus indépendants de TLR3 est maintenue dans les PBMCs et fibroblastes des patients. Le phénotype cellulaire restreint, partiel représente ainsi le phénotype clinique de ces patients, limité à l'EH. Ces données identifient la déficience partielle AD de TBK1 comme une nouvelle étiologie génétique de l'EH de l'enfance, et indiquent que TBK1 est essentiel pour le contrôle de HSV-1 dans le SNC, médié par TLR3 et dépendant des IFNs
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