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03.01.2019 | Original Article | Ausgabe 1/2019

neurogenetics 1/2019

Mitochondrial ribosomal protein PTCD3 mutations cause oxidative phosphorylation defects with Leigh syndrome

Zeitschrift:
neurogenetics > Ausgabe 1/2019
Autoren:
Nurun Nahar Borna, Yoshihito Kishita, Masakazu Kohda, Sze Chern Lim, Masaru Shimura, Yibo Wu, Kaoru Mogushi, Yukiko Yatsuka, Hiroko Harashima, Yuichiro Hisatomi, Takuya Fushimi, Keiko Ichimoto, Kei Murayama, Akira Ohtake, Yasushi Okazaki
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (https://​doi.​org/​10.​1007/​s10048-018-0561-9) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Publisher’s Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

Pentatricopeptide repeat domain proteins are a large family of RNA-binding proteins involved in mitochondrial RNA editing, stability, and translation. Mitochondrial translation machinery defects are an expanding group of genetic diseases in humans. We describe a patient who presented with low birth weight, mental retardation, and optic atrophy. Brain MRI showed abnormal bilateral signals at the basal ganglia and brainstem, and the patient was diagnosed as Leigh syndrome. Exome sequencing revealed two potentially loss-of-function variants [c.415-2A>G, and c.1747_1748insCT (p.Phe583Serfs*3)] in PTCD3 (also known as MRPS39). PTCD3, a member of the pentatricopeptide repeat domain protein family, is a component of the small mitoribosomal subunit. The patient had marked decreases in mitochondrial complex I and IV levels and activities, oxygen consumption and ATP biosynthesis, and generalized mitochondrial translation defects in fibroblasts. Quantitative proteomic analysis revealed decreased levels of the small mitoribosomal subunits. Complementation experiments rescued oxidative phosphorylation complex I and IV levels and activities, ATP biosynthesis, and MT-RNR1 rRNA transcript level, providing functional validation of the pathogenicity of identified variants. This is the first report of an association of PTCD3 mutations with Leigh syndrome along with combined oxidative phosphorylation deficiencies caused by defects in the mitochondrial translation machinery.

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