TDP-43 is a DNA and RNA binding protein involved in RNA processing and with structural resemblance to heterogeneous ribonucleoproteins (hnRNPs), whose depletion sensitizes neurons to double strand DNA breaks (DSBs). Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder, in which 97% of patients are familial and sporadic cases associated with TDP-43 proteinopathies and conditions clearing TDP-43 from the nucleus, but we know little about the molecular basis of the disease. Here, we prove that mislocalization of mutated TDP-43 (A382T) in transfected neuronal SH-SY5Y and lymphoblastoid cell lines (LCLs) from an ALS patient cause R-loop accumulation, and R loop-dependent increased DSBs and Fanconi Anemia repair centers. Similar results were observed in a non-neuronal model of HeLa cells depleted of TDP-43. These results uncover a new role of TDP-43 in the control of co-transcriptional R-loops and the maintenance of genome integrity by preventing harmful R-loop accumulation. Our findings thus link TDP-43 pathology to increased R-loops and R loop-mediated DNA damage opening the possibility that R-loop modulation in TDP-43-defective cells might help develop ALS therapies.

Abstract The etiopathology of Parkinson’s disease has been associated with mitochondrial defects at genetic, laboratory, epidemiological, and clinical level. These converging lines of evidence suggest that mitochondrial defects are systemic and causative factors in the pathophysiology of PD, rather than being mere correlates. Understanding mitochondrial biology in PD at granular level is therefore crucial from both basic science and translational perspectives. In a recent study, we investigated mitochondrial alterations in fibroblasts obtained from PD patients assessing mitochondrial function in relation to clinical measures. Our findings demonstrated that the magnitude of mitochondrial alterations parallels disease severity. In this study, we extend these investigations to blood cells and dopamine neurons derived from induced pluripotent stem cells reprogrammed from PD patients. To overcome the inherent metabolic heterogeneity of blood cells, we focused our analyses on metabolically homogeneous, accessible, and expandable erythroblasts. Our results confirm the presence of mitochondrial anomalies in erythroblasts and induced dopamine neurons. Consistent with our previous findings in fibroblasts, we observed that mitochondrial alterations are reversible, as evidenced by enhanced mitochondrial respiration when PD erythroblasts were cultured in a galactose medium that restricts glycolysis. This observation indicates that suppression of mitochondrial respiration may constitute a protective, adaptive response in PD pathogenesis. Notably, this effect was not observed in induced dopamine neurons, suggesting their distinct bioenergetic behavior. In summary, we provide additional evidence for the involvement of mitochondria in the disease process by demonstrating mitochondrial abnormalities in additional cell types relevant to PD. These findings contribute to our understanding of PD pathophysiology and may have implications for the development of novel biomarkers and therapeutic strategies.

Abstract To test if clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP) is associated with the incidence of Parkinson’s Disease (PD), we analyzed blood whole exome sequencing data from 181 healthy controls and 391 PD subjects in the Parkinson’s Progression Markers Initiative. We observed an age-related increase of CHIP carriers in the healthy controls. Surprisingly, the percentage of CHIP carriers was significantly lower in PD patients than in age-matched controls.

Abstract Background Identifying robust biomarkers is essential for early diagnosis of neurodegenerative diseases (NDs). Large (LEVs) and small extracellular vesicles (SEVs) are extracellular vesicles (EVs) of different sizes and biological functions transported in blood and they may be valid biomarkers for NDs. The aim of our study was to investigate common and different mRNA/miRNA signatures in plasma derived LEVs and SEVs of Alzheimer’s Disease (AD), Parkinson’s disease (PD), Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) and Fronto-Temporal Dementia (FTD) patients. Methods LEVs and SEVs were isolated from plasma of patients and healthy volunteers (CTR) by filtration and ultracentrifugation and RNA was extracted. Whole transcriptome and miRNA libraries were carried out by Next Generation Sequencing (NGS). Results We detected different deregulated RNAs in LEVs and SEVs from patients with the same disease. MiRNAs resulted to be the most interesting subpopulation of transcripts transported by plasma derived SEVs since they appeared to discriminate all NDs disease from CTRs and they can provide a signature for each NDs. Common enriched pathways for SEVs were mainly linked to ubiquitin mediated proteolysis and Toll-like receptor signaling pathways and for LEVs to neurotrophin signaling and Glycosphingolipid biosynthesis pathway. Conclusion LEVs and SEVs are involved in different pathways and this might give a specificity to their role in the spreading/protection of the disease. The study of common and different RNAs transported by LEVs and SEVs can be of great interest for biomarker discovery and for pathogenesis studies in neurodegeneration.