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Molecular and bioinformatics evaluation of PRNP as a candidate gene for successful suicidal behavior - 16/11/23

Évaluation moléculaire et bio-informatique du PRNP en tant que gène candidat pour un comportement suicidaire accompli

Doi : 10.1016/j.amp.2023.10.003 
Ebru Cun a, b, Hüseyin Can a, Ahmet Efe Köseoğlu a, Sedef Erkunt Alak a, Güven Koyuncu b, Cemal Ün a,
a Ege University, Faculty of Science, Department of Biology Molecular Biology Section, İzmir, Turkey 
b Council of Forensic Medicine, Department of Biology, İzmir, Turkey 

Corresponding author.
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Thursday 16 November 2023

Abstract

Contemplating suicide, suicide attempts, and successful suicides represent the suicidal behavior accompanied by depression and hopelessness. Suicide is among the major causes of death worldwide. According to obtained data, it has been reported that approximately 800,000 suicide deaths occur worldwide every year and the frequency of suicide varies from country to country. Many suicide attempts or the contemplation of suicide are associated with psychological disorders such as depression and schizophrenia as well as alcoholism and drug abuse. It has been demonstrated that depression, which affects nearly 350 million people worldwide is strongly linked to suicidal behavior, as it is the most common disorder in people who die from suicide. There are several major hypotheses in the pathogenesis of depression. One of them is the monoamine hypothesis and the insufficiency of monoamine neuromediators such as serotonin, norepinephrine, and dopamine in the central nervous system is considered to be a triggering factor for the development of depression. Another hypothesis is the stress hypothesis, and chronic stress and stressful life events are accepted as a predictor in the onset of depression. The third one is the disturbance of neurogenesis and neuroplasticity caused by especially brain-derived neurotrophic factors (BDNF) in nervous tissue. Another depression development related theory is the cytokine theory explained by the activation of the inflammatory response system inducing the various behavioral, neuroendocrine, and neurochemical alterations. Finally, the circadian rhythm theory that is responsible for regulating many physiological and behavioral processes and sleep disorders are reported to occur in most of the individuals suffering from depression. The findings about physiological roles or normal functions of the prion protein are very limited but there are several studies showing the possible role of prion protein in circadian rhythm, sleep deprivation and development of depression using mice devoid of prion protein. Relying on these findings, we sequenced the prion protein coding genes in a cohort of individuals who had successfully committed suicide (n=75) and compared allele and genotype frequencies with a control group (n=44). We also applied bioinformatics analysis to detect the interaction between the prion protein Met/Val allele and DRD2, PER2, PER3, and COMT proteins, which are very present in the brain and related to depression, stress, and circadian rhythm. Among the individuals who died by suicide, although the frequency of the homozygous Met/Met genotype (45/75; 60%) was higher compared to the control group (20/44; 45.45%), no statistically significant difference was found (X2=2.530; P=0.282). Parallel to this, the frequency (76.6%) of Met allele detected in the individuals who died by suicide was also higher than that of (67%) the control group, but no statistically significant difference was found (X2=4.338; P=0.114). Docking analysis also showed that the prion protein with Val allele had a higher binding affinity with proteins analyzed according to the Met allele. In conclusion, the Met/Met genotype and Met allele frequencies were detected to be higher in the completed suicidal group. Also, the interaction between the prion protein with the M allele and proteins analyzed was lower. Based on these findings, it was thought that carriers of the prion Met allele may be more prone to suicide.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Les idées suicidaires, les tentatives de suicide et le suicide accompli représentent un comportement suicidaire accompagné de dépression et de désespoir. Le suicide est l’une des principales causes de décès dans le monde. Selon les données obtenues, il a été rapporté qu’environ 800 000 décès par suicide se produisaient chaque année dans le monde et que la fréquence des suicides variait d’un pays à l’autre. De nombreuses tentatives/idées de suicide sont associées à des troubles psychologiques tels que la dépression et la schizophrénie ainsi qu’à l’alcoolisme et à l’abus de médicament. Il a été déclaré que la dépression, qui touche près de 350 millions de personnes dans le monde, est étroitement liée au comportement suicidaire accompli, car il s’agit du trouble le plus courant chez les personnes qui meurent à la suite d’un comportement suicidaire. Il existe plusieurs hypothèses majeures sur la pathogenèse de la dépression. L’une d’elles est que l’hypothèse de la monoamine et l’insuffisance des neuromédiateurs monoamines tels que la sérotonine, la noradrénaline et la dopamine dans le système nerveux central est expliquée comme un facteur déclenchant du développement de la dépression. L’autre hypothèse est celle du stress, et le stress chronique et les événements stressants de la vie sont acceptés comme prédicteurs de l’apparition de la dépression. Le troisième est la perturbation de la neurogenèse et de la neuroplasticité causée notamment par le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) dans le tissu nerveux. Une autre théorie liée au développement de la dépression est la théorie des cytokines expliquée par l’activation du système inflammatoire induisant diverses altérations comportementales, neuroendocriniennes et neurochimiques. Enfin, il est affirmé que la théorie du rythme circadien et les troubles du sommeil, responsables de la régulation de nombreux processus physiologiques et comportementaux, surviennent chez la plupart des individus souffrant de dépression. Les résultats sur les rôles physiologiques ou les fonctions normales de la protéine prion sont très limités, mais plusieurs études utilisant des souris dépourvues de protéine prion démontrent le rôle possible de la protéine prion dans le développement du rythme circadien, du manque de sommeil et de la dépression. Sur la base de ces résultats, nous avons séquencé les gènes codant pour les protéines prions dans une cohorte d’individus ayant un comportement suicidaire accompli (n=75) et comparé les fréquences des allèles et des génotypes avec un groupe témoin (n=44). Nous avons également appliqué l’analyse bio-informatique pour détecter l’interaction entre l’allèle Met/Val de la protéine prion et les protéines DRD2, PER2, PER3 et COMT qui sont fortement exprimées dans le cerveau et liées à la dépression, au stress et au rythme circadien. Parmi les individus décédés par suicide, bien que la fréquence du génotype homozygote Met/Met (45/75 ; 60 %) ait été plus élevée que celle du groupe témoin (20/44 ; 45,45 %), aucune différence statistiquement significative n’a été trouvée (X2=2,530 ; p=0,282). Parallèlement, la fréquence (76,6 %) de l’allèle Met détectée chez les individus qui se suicident était également supérieure à celle du groupe témoin (67 %), mais aucune différence statistiquement significative n’a été trouvée (X2=4,338 ; p=0,114). L’analyse Docking a également montré que la protéine prion avec l’allèle Val avait une affinité de liaison plus élevée avec les protéines analysées selon l’allèle Met. En conclusion, les fréquences du génotype Met/Met et des allèles Met ont été détectées plus élevées dans le groupe suicidaire accomplis. De plus, l’interaction entre la protéine prion avec l’allèle M et les protéines analysées était plus faible. En fonction de ces résultats, on a pensé que les porteurs de l’allèle prion Met pourraient être plus enclins au suicide.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Depression, Genetics, Neurotransmitter, Suicide, Suicide attempt

Mots clés : Dépression, Génétique, Neurotransmetteur, Suicide, Tentative de suicide


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