Gène KCNQ2

Normal Function

The KCNQ2 gene belongs to a large family of genes that provide instructions for making potassium channels. These channels, which transport positively charged atoms (ions) of potassium into and out of cells, play a key role in a cell's ability to generate and transmit electrical signals.
 
The specific function of a potassium channel depends on its protein components and its location in the body. Channels made with the KCNQ2 protein are active in nerve cells (neurons) in the brain, where they transport potassium ions out of cells. These channels transmit a particular type of electrical signal called the M-current, which prevents the neuron from continuing to send signals to other neurons. The M-current ensures that the neuron is not constantly active, or excitable.
 
Potassium channels are made up of several protein components (subunits). Each channel contains four alpha subunits that form the hole (pore) through which potassium ions move. Four alpha subunits from the KCNQ2 gene can form a channel. However, the KCNQ2 alpha subunits can also interact with alpha subunits produced from the KCNQ3 gene to form a functional potassium channel, and these channels transmit a much stronger M-current.

Fonction Normale

Le gène KCNQ2 appartient à une grande famille de gènes qui fournissent des instructions pour la fabrication de canaux potassiques. Ces canaux, qui transportent des atomes de potassium positivement chargés (ions) dans et hors des cellules, jouent un rôle clé dans la capacité d'une cellule à générer et transmettre des signaux électriques.
 
La fonction spécifique d'un canal potassique dépend de ses composants protéiques et de sa localisation dans le corps. Les canaux fabriqués avec la protéine KCNQ2 sont actifs dans les cellules nerveuses (neurones) du cerveau, où ils transportent les ions potassium hors des cellules. Ces canaux transmettent un type particulier de signal électrique appelé courant M, qui empêche le neurone de continuer à envoyer des signaux à d'autres neurones. Le courant M assure que le neurone n'est pas constamment actif ou excitable.
 
Les canaux potassiques sont constitués de plusieurs composants protéiques (sous-unités). Chaque canal contient quatre sous-unités alpha qui forment le trou (pore) par lequel les ions potassium se déplacent. Quatre sous-unités alpha du gène KCNQ2 peuvent former un canal. Cependant, les sous-unités alpha KCNQ2 peuvent également interagir avec les sous-unités alpha produites à partir du gène KCNQ3 pour former un canal potassique fonctionnel, et ces canaux transmettent un courant M beaucoup plus fort.

Health conditions related to genetic changes

Benign familial neonatal seizures

A mutation in the KCNQ2 gene has been identified in most people with benign familial neonatal seizures (BFNS), a condition characterized by recurrent seizures (epilepsy) in newborn babies. The seizures begin around day 3 of life and usually go away within 1 to 4 months. More than 60 mutations in the KCNQ2 gene have been identified in families with this condition. Sometimes, the mutated protein never gets to the cell surface to form a channel, or the channel may be located in the wrong part of the neuron. Alternatively, the channel formed from the mutated protein may not function properly. As a result of these mutations, the M-current is reduced or altered, which leads to excessive excitability of neurons. Researchers believe that a reduction of the Mcurrent by 25 percent is enough to cause BFNS. Seizures develop when neurons in the brain are abnormally excited. It is unclear why the seizures stop around the age of 4 months. It has been suggested that potassium channels formed from the KCNQ2 and KCNQ3 proteins play a major role in preventing excessive excitability of neurons in newborns, but other mechanisms that prevent constant neuron activity develop during infancy.

Conditions de santé liées aux changements génétiques

Les crises néonatales familiales bénignes

Une mutation du gène KCNQ2 a été identifiée chez la plupart des personnes ayant des crises néonatales familiales bénignes (BFNS), une affection caractérisée par des crises récurrentes (épilepsie) chez les nouveau-nés. Les crises débutent vers le troisième jour de la vie et disparaissent habituellement dans un délai de 1 à 4 mois. Plus de 60 mutations du gène KCNQ2 ont été identifiées dans les familles atteintes de cette maladie. Parfois, la protéine mutée ne parvient jamais à la surface cellulaire pour former un canal, ou le canal peut être situé dans la mauvaise partie du neurone. En variante, le canal formé à partir de la protéine mutée peut ne pas fonctionner correctement. À la suite de ces mutations, le courant M est réduit ou altéré, ce qui conduit à une excitabilité excessive des neurones. Les chercheurs pensent qu'une réduction de 25% du courant M est suffisante pour causer le BFNS. Les crises se développent lorsque les neurones du cerveau sont anormalement excités. On ne sait pas pourquoi les crises s'arrêtent vers l'âge de 4 mois. Il a été suggéré que les canaux potassiques formés à partir des protéines KCNQ2 et KCNQ3 jouent un rôle majeur dans la prévention de l'excitabilité excessive des neurones chez les nouveau-nés, mais d'autres mécanismes qui empêchent l'activité constante des neurones se développent pendant l'enfance.

Other disorders

Mutations in the KCNQ2 gene are also involved in earlyonset epileptic encephalopathy, a more severe condition than BFNS (described above) characterized by epilepsy and profound intellectual disability. The seizures begin in the first weeks of life and typically show little response to treatment. They usually go away in a few months to a few years but can return later in childhood. Most affected individuals are
unable to talk, and they have low muscle tone (hypotonia) or very stiff muscles, causing difficulty with movement. It has been suggested that KCNQ2 gene mutations that cause early-onset epileptic encephalopathy lead to production of an abnormal KCNQ2 protein that can still bind to normal subunits to form potassium channels. However, the presence of the abnormal KCNQ2 subunit keeps the channels from functioning, which likely leads to a severe reduction of the M-current. The resulting over-excitability of neurons can lead to seizures and brain dysfunction (encephalopathy). Early-onset epileptic encephalopathy caused by KCNQ2 gene mutations resembles a condition called Ohtahara syndrome; however, seizures do not usually subside in people with Ohtahara syndrome. It is unclear whether the epileptic encephalopathy caused by KCNQ2 gene mutations is a form of Ohtahara syndrome or a separate disorder.

Autres troubles

Des mutations du gène KCNQ2 sont également impliquées dans l'encéphalopathie épileptique précoce, une affection plus sévère que la BFNS (décrite ci-dessus) caractérisée par une épilepsie et une profonde déficience intellectuelle. Les crises débutent dans les premières semaines de la vie et montrent généralement peu de réponse au traitement. Ils disparaissent généralement dans quelques mois à quelques années, mais peuvent revenir plus tard dans l'enfance. Les personnes les plus touchées sont incapables de parler et ont un faible tonus musculaire (hypotonie) ou des muscles très raides, ce qui entraîne des difficultés de mouvement.
 
Il a été suggéré que les mutations du gène KCNQ2 qui provoquent une encéphalopathie épileptique précoce entraînent la production d'une protéine KCNQ2 anormale qui peut encore se lier aux sous-unités normales pour former des canaux potassiques. Cependant, la présence de la sous-unité anormale KCNQ2 empêche les canaux de fonctionner, ce qui conduit vraisemblablement à une réduction importante du courant M. La surexcitabilité des neurones qui en résulte peut entraîner des crises et un dysfonctionnement cérébral (encéphalopathie).
 
L'encéphalopathie épileptique précoce causée par les mutations du gène KCNQ2 ressemble à une maladie appelée syndrome d'Ohtahara; Cependant, les crises ne disparaissent généralement pas chez les personnes atteintes du syndrome d'Ohtahara. On ne sait pas si l'encéphalopathie épileptique causée par les mutations du gène KCNQ2 est une forme de syndrome d'Ohtahara ou un trouble distinct.