Molecular basis and genetics of hypohidrotic ectodermal dysplasias

Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. 2023 Oct;27(6):676-683. doi: 10.18699/VJGB-23-78.

Abstract

Ectodermal dysplasia (ED) is a heterogeneous group of hereditary diseases of the skin and its appendages, which are characterized by impaired development and/or homeostasis of two or more ectoderm derivatives, including: hair, teeth, nails, sweat glands and their modifications (mammary glands, for instance). The overall prevalence of ectodermal dysplasia remains precisely unknown not only in Russia, but also in the world, nor is known the contribution of individual genes to its structure. This complicates the DNA diagnosis establishment of this disease due to the lack of an accurate diagnostic algorithm and a universal cost-effective method of analysis. To date, the most highly-researched genes involved in the development of anhydrous or hypohidrotic forms of ED are EDA, EDAR, EDARADD and WNT10A. The ectodysplasin A (EDA) gene is the cause of the most common X-linked form of ED, a gene from the Wnt family (WNT10A) is responsible for the autosomal recessive form of the disease, and two other genes (EDAR and EDARADD) can cause both autosomal recessive and autosomal dominant forms. This review provides the characteristics of the genes involved in ED, their mutation spectra, the level of their expression in human tissues, as well as the interrelation of the aforementioned genes. The domain structures of the corresponding proteins are considered, as well as the molecular genetic pathways in which they are involved. Animal models for studying this disorder are also taken into consideration. Due to the cross-species genes conservation, their mutations cause the disruption of the development of ectoderm derivatives not only in humans, but also in mice, cows, dogs, and even fish. It can be exploited for a better understanding of the etiopathogenesis of ectodermal dysplasias. Moreover, this article brings up the possibility of recurrent mutations in the EDA and WNT10A genes. The review also presents data on promising approaches for intrauterine ED treatment.

Эктодермальные дисплазии – гетерогенная группа наследственных заболеваний кожи и ее придатков, которые характеризуются нарушением развития и/или гомеостаза двух и более производных эктодермы, включая: волосы, зубы, ногти, потовые железы и их модификации (например, молочные железы). Общая распространенность эктодермальных дисплазий остается точно неизвестной не только в России, но и в мире, так же как и вклад отдельных генов в ее структуру. Это затрудняет ДНК-диагностику данного заболевания ввиду отсутствия строгого алгоритма диагностики и универсального, экономически выгодного метода анализа. На сегодняшний день наиболее изученными генами, вовлеченными в развитие ангидротической или гипогидротической форм эктодермальной дисплазии являются EDA, EDAR, EDARADD и WNT10A. Ген эктодисплазина А (EDA) служит причиной самой частой Х-сцепленной формы эктодермальной дисплазии, ген из семейства Wnt (WNT10A) отвечает за аутосомно-рецессивную форму заболевания, а два других гена (EDAR и EDARADD) могут быть причиной как аутосомно-рецессивных, так и аутосомно-доминантных форм. В настоящем литературном обзоре приведены характеристика генов, вовлеченных в эктодермальную дисплазию, спектры их мутаций, уровень их экспрессии в тканях человека, а также взаимосвязь вышеупомянутых генов друг с другом. Обсуждается также доменная структура соответствующих белков, рассмотрены молекулярно-генетические пути, в которые они преимущественно вовлечены, и описаны животные модели для изучения данной патологии. Ввиду межвидовой консервативности упомянутых генов, мутации в них вызывают нарушения развития производных эктодермы не только у человека, но и у мышей, коров, собак и даже рыб, что может быть использовано для лучшего понимания этиопатогенеза эктодермальных дисплазий. Более того, в статье поднимаются вопросы о возможных частых мутациях в генах EDA и WNT10A. Приведены также данные касаемо разрабатываемых перспективных подходов к внутриутробному лечению эктодермальной дисплазии.

Keywords: EDA; Wnt family; ectodermal dysplasia; tooth agenesis.