1. Biallelic PPA2 Mutations Cause Sudden Unexpected Cardiac Arrest in Infancy
- Author
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Anne Guimier, Richard Redon, Agnès Delahodde, Christopher T. Gordon, Philippe Charron, Myriam Oufadem, Agnès Rötig, Alain Dautant, Patrick Nitschke, Stanislas Lyonnet, Damien Bonnet, Sylvie Di Filippo, Cécile Masson, Patrice Bouvagnet, Loïc de Pontual, Béatrice Kugener, François Godard, Nigel G. Laing, Christine Bole-Feysot, Vincent Probst, Jeanne Amiel, Christelle Vasnier, Stéphane Dauger, Gianina Ravenscroft, Caroline Rambaud, Cheryl Longman, Jean-Paul di Rago, Imagine - Institut des maladies génétiques (IMAGINE - U1163), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut de biochimie et génétique cellulaires (IBGC), Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Center for Medical Research, University of Western Australia and the Harry Perkins Institute for Medical Research WA 6009, Institut de génétique et microbiologie [Orsay] (IGM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Stress Abiotiques et Différenciation des Végétaux Cultivés (SADV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lille, Sciences et Technologies, Institut Charles Viollette (ICV) - EA 7394 (ICV), Université d'Artois (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université de Lille, Plate Forme Paris Descartes de Bioinformatique (BIP-D), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5), Institute for Research and Innovation in Biomedicine (IRIB), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nutrition, inflammation et dysfonctionnement de l'axe intestin-cerveau (ADEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Neuroprotection du Cerveau en Développement / Promoting Research Oriented Towards Early Cns Therapies (PROTECT), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Robert Debré-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), West of Scotland Regional Genetics Service, Physiologie integrée du système d'éveil, Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-IFR19-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Unité de Sommeil Pédiatrique (Hôpital Mère-Enfant), Hospices Civils de Lyon (HCL), CHU Necker - 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- Subjects
Male ,0301 basic medicine ,Heterozygote ,Saccharomyces cerevisiae Proteins ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,Mitochondrial disease ,Mutant ,Mutation, Missense ,Saccharomyces cerevisiae ,Mitochondrion ,Biology ,Compound heterozygosity ,Mitochondrial Proteins ,03 medical and health sciences ,0302 clinical medicine ,Report ,Genetics ,medicine ,Humans ,Missense mutation ,Exome ,Genetics(clinical) ,Alleles ,Genetics (clinical) ,Membrane Potential, Mitochondrial ,Genes, Essential ,Microbial Viability ,Genetic Complementation Test ,Infant ,Sudden cardiac arrest ,Proton Pumps ,medicine.disease ,Mitochondria ,Diphosphates ,Inorganic Pyrophosphatase ,Death, Sudden, Cardiac ,030104 developmental biology ,Essential gene ,Mutation ,Female ,medicine.symptom ,Gene Deletion ,030217 neurology & neurosurgery ,Orthologous Gene - Abstract
International audience; Sudden unexpected death in infancy occurs in apparently healthy infants and remains largely unexplained despite thorough investigation. The vast majority of cases are sporadic. Here we report seven individuals from three families affected by sudden and unexpected cardiac arrest between 4 and 20 months of age. Whole-exome sequencing revealed compound heterozygous missense mutations in PPA2 in affected infants of each family. PPA2 encodes the mitochondrial pyrophosphatase, which hydrolyzes inorganic pyrophosphate into two phosphates. This is an essential activity for many biosynthetic reactions and for energy metabolism of the cell. We show that deletion of the orthologous gene in yeast (ppa2Δ) compromises cell viability due to the loss of mitochondria. Expression of wild-type human PPA2, but not PPA2 containing the mutations identified in affected individuals, preserves mitochondrial function in ppa2Δ yeast. Using a regulatable (doxycycline-repressible) gene expression system, we found that the pathogenic PPA2 mutations rapidly inactivate the mitochondrial energy transducing system and prevent the maintenance of a sufficient electrical potential across the inner membrane, which explains the subsequent disappearance of mitochondria from the mutant yeast cells. Altogether these data demonstrate that PPA2 is an essential gene in yeast and that biallelic mutations in PPA2 cause a mitochondrial disease leading to sudden cardiac arrest in infants.
- Published
- 2016