The thyroid as a model for molecular mechanisms in genetic diseases

Las enfermedades tiroideas constituyen una heterogénea colección de anormalidades asociadas a mutaciones en los genes responsables en el desarrollo de la tiroides: factor de transcripción tiroideo 1 (TTF-1), factor de transcripción tiroideo 2 (TTF-2) y PAX8, o en uno de los genes que codifican para las proteínas involucradas en la biosíntesis de hormonas tiroideas como tiroglobulina (TG), tiroperoxidasa (TPO),sistema de generación de peróxido de hidrógeno (DUOX2), cotransportdor de Na/I– (NIS), pendrina (PDS), TSH y receptor de TSH. El hipotiroidismo congénito ocurre con una prevalencia de 1 en 4.000 nacidos. Los pacientes coneste síndrome pueden ser divididos en dos grupos: con hipotiroidismo congénito sin bocio (disembriogénesis) o con bocio (dishormonogénesis). El grupo de disembriogénesis, que corresponde al 85% de los casos, resulta de ectopía,agenesia o hipoplasia. En una minoría de estos pacientes, el hipotiroidismo congénito está asociado con mutaciones en los genes TTF-1, TTF-2, PAX-8, TSH o TSHr. La resencia de bocio congénito (15% de los casos) se ha asociado a mutaciones en los genes NIS, TG, TPO, DUOX2 o PDS. El hipotiroidismo congénito por dishormonogénesis es trasmitido en forma autonómica recesiva. Mutaciones somáticas en el TSHr han sido identificadas en adenomas tiroideos hiperfuncionantes. Otra enfermedad tiroidea bien establecida es la resistencia a hormonas tiroideas(RTH). Es un síndrome de reducida respuesta tisular a la acción hormonal causado por mutaciones localizadas en el gen del receptor de hormonas tiroideas (TR). Mutantes de TRinterfieren con la función del receptor normal por un mecanismo de dominancia negativa. En conclusión, la identificación de mutaciones en los genes de expresión tiroidea ha permitido un mayor entendimiento sobre la relación estructura-función de los mismos. La tiroides constituye un excelente modelo para el estudio molecular de las enfermedades genéticas.The thyroid as a model for molecular mechanisms in genetic diseasesThyroid diseases constitute a heterogeneous collection of abnormalities associated with mutations in genes responsible for the development of thyroid: thyroid transcription factor-1 (TTF-1), thyroid transcriptions factor-2 (TTF-2) and PAX8, or in one of the genes coding for the proteins involved in thyroid hormone biosynthesis such as thyroglobulin (TG), thyroperoxidase (TPO), hydrogen peroxide-generating system (DUOX2), sodium/iodide symporter (NIS), pendrin (PDS), TSH and TSH receptor (TSHr). Congenital hypothyroidism occurs with a prevalence of 1 in 4000 newborns. Patients with this syndrome can be divided into two groups: nongoitrous (dysem/bryogenesis) or goitrous (dyshormonogenesis) congenital hypothyroidism. The dysembryogenesis group, which accounts for 85% of the cases, results from ectopy, agenesis and hypoplasia. In a minority of these patients, the congenital hypothyroidism is associated with mutations in TTF-1, TTF-2, PAX-8, TSH or TSHr genes. The presence of congenital goiter (15% of the cases) has been linked to mutations in the NIS, TG, TPO, DUOX2 or PDS genes. The congenital hypothyroidism with dyshormonogenesis is transmitted as an autosomal recessive trait. Somatic mutations of the TSHr have been identified in hyperfunctioning thyroid adenomas. Another established thyroid disease is the resistance to thyroid hormone (RTH). It is a syndrome of reduced tissue responsiveness to hormonal action caused by mutations located in the thyroid hormone receptor b (TRb) gene. Mutant TRbs interfere with the function of the wild-type receptor by a dominant negative mechanism. In conclusion, the identification of mutations in the thyroid expression genes has provided important insights into structure-function relationships. The thyroid constitutes an excellent model for the molecular study of genetic diseases.Fil: Rivolta, Carina Marcela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; ArgentinaFil: Moya, Christian M.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; ArgentinaFil: Esperante, Sebastian. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gutnisky, Viviana J. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; ArgentinaFil: Varela, Viviana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; ArgentinaFil: Targovnik, Hector Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; Argentin

A New Case of Congenital Goiter with Hypothyroidism Caused by a Homozygous p.R277X Mutation in the Exon 7 of the Thyroglobulin Gene: A Mutational Hot Spot Could Explain the Recurrence of This Mutation

Identification of thyroglobulin (TG) gene mutations may provide insight into the structure-function relationship. In this study, we have performed molecular studies in a patient with congenital goiter, hypothyroidism, and impairment of TG synthesis. Genomic DNA sequencing revealed a homozygous c.886C→T mutation in exon 7, resulting in a premature stop codon at amino acid 277 (p.R277X). The same nonsense mutation had been reported previously in two Brazilian families with multiple occurrence of congenital hypothyroidism with goiter. We compared the insertion/deletion polymorphism in intron 18, microsatellites (Tgm1, Tgm2, TGrI29, and TGrI30), and exonic single-nucleotide polymorphism haplotypes identified in the patient with a member of the previously reported family, who also carry the mutation as a compound heterozygous mutation. The singlenucleotide polymorphism and microsatellite analysis revealed that the two affected individuals do not share a common TG allele. This suggests that the p.R277X mutation is a mutational hot spot. No difference in either splicing or abundance of the amplified product was detected by RT-PCR, excluding that an alternative splicing mechanism, by skipping of exon 7, would restore the normal reading frame. In conclusion, we report a new case of congenital goiter and hypothyroidism caused by a p.R277X mutation in the TG gene. Moreover, we show that nucleotide 886 is a mutational hot spot that explains the recurrence of this mutation.Fil: Rivolta, Carina Marcela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; Argentina. Universidad de Salamanca; España. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; ArgentinaFil: Moya, Christian M.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; ArgentinaFil: Gutnisky, Viviana J.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; ArgentinaFil: Varela, Viviana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; ArgentinaFil: Miralles García, José M.. Universidad de Salamanca; EspañaFil: Gonzalez Sarmiento, Rogelio. Universidad de Salamanca; EspañaFil: Targovnik, Hector Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; Argentina. Universidad de Salamanca; Españ

Two Distinct Compound Heterozygous Constellations (R277X/IVS34-1G〉C and R277X/R1511X) in the Thyroglobulin (TG) Gene in Affected Individuals of a Brazilian Kindred with Congenital Goiter and Defective TG Synthesis

In this study, we have extended our initial molecular studies of a nonconsanguineous family with two affected siblings and one of their nephews with congenital goiter, hypothyroidism, and marked impairment of thyroglobulin synthesis. Genomic DNA sequencing revealed that the index patient (affected nephew) was heterozygous for a single base change of a cytosine to a thymine at nucleotide 886 in exon 7 (886C〉T, mother's mutation) in one allele and for a novel guanine to cytosine transversion at position-1 of the splice acceptor site in intron 34 (IVS34-1G〉C, father's mutation) in the other allele. The two affected siblings inherited the 886C〉T mutation from their mother and a previously reported cytosine to thymine transition at nucleotide 4588 in exon 22 from their father (4588C〉T). The 886C〉T and 4588C〉T substitutions resulted in premature stop codons at amino acids 277 (R277X) and 1511 (R1511X), respectively. In vitro transcription analysis showed that the exon 35 is skipped entirely when the IVS34-1G〉C mutation is present, whereas the wild-type allele is correctly spliced. SSCP (exon 7 and 35) and restriction analysis (exon 22) using Taq I indicated that the two affected siblings, the affected nephew, his mother, and his unaffected brother were all heterozygous for the R277X mutation. The two affected siblings, their father, and three unaffected siblings were all heterozygous for the R1511X mutation, whereas the affected nephew and his father were heterozygous for the IVS34-1G〉C mutation. Moreover, in this kindred, we have characterized polymorphisms (insertion/deletion, microsatellite, and single nucleotide polymorphism) located within introns 18 and 29 and exon 44 that are associated with the described mutations. Haplotype analysis with these polymorphic markers in two unrelated Brazilian families (present family studied and previously reported family) harboring the R277X mutation suggests a founder effect for the R277X mutation. In conclusion, the affected individuals of this family are either compound heterozygous for R277X/IVS34-1G〉C or R277X/R1511X. This observation further supports that thyroglobulin gene mutations display significant intraallelic heterogeneity.Fil: Gutnisky, Viviana J.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Moya, Christian M.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Rivolta, Carina Marcela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Domene, Sabina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Varela, Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Toniolo, Jussara V.. Sao Paulo University School of Medicine; BrasilFil: Medeiros Neto, Geraldo. Sao Paulo University School of Medicine; BrasilFil: Targovnik, Hector Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentin

Recurrence of the p.R277X/p.R1511X compound heterozygous mutation in the thyroglobulin gene in unrelated families with congenital goiter and hypothyroidism: Haplotype analysis using intragenic thyroglobulin polymorphisms

Thyroglobulin (TG) functions as the matrix for thyroid hormone synthesis. Thirty-five different loss-of-function mutations in the TG gene have been reported. These mutations are transmitted in an autosomal recessive mode. The objective of this study is to analyze the recurrence of the p.R277X/p.R1511X compound heterozygous mutation in the TG gene in two unrelated families (one Argentinian and another Brazilian) with congenital hypothyroidism, goiter and impairment of TG synthesis. The first and last exon of the TG gene, the exons where previously mutations and single nucleotide polymorphisms (SNPs) were detected, as well as the TG promoter, were analyzed by automatic sequencing in one affected member of the each family. Four microsatellite markers localized in introns 10, 27, 29 and 30 of the TG gene, one insertion/deletion intragenic polymorphism and 15 exonic SNPs were used for haplotype analysis. A p.R-277X/p.R1511 compound heterozygous mutation in the TG gene was found in two members of an Argentinian family. The same mutations had been also reported previously in two members of a Brazilian family. We constructed mutation-associated haplotypes by genotyping members of the two families. Our results suggest that the cosegregating haplotype is different in each one of these families. Different haplotypes segregated with the p.R277X and p.R1511 mutations demonstrating the absence of a founder effect for these mutations between Argentinian and Brazilian populations. However, haplotyping of Argentinian patients showed the possibility that the p.R277X alleles might be derived from a common ancestral chromosome.Fil: Caputo, Mariela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; ArgentinaFil: Rivolta, Carina Marcela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; Argentina. Universidad de Salamanca; EspañaFil: Gutnisky, Viviana J.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; ArgentinaFil: Gruñeiro Papendieck, Laura. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital General de Niños "Ricardo Gutiérrez"; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones Endocrinológicas "Dr. César Bergada". Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones Endocrinológicas "Dr. César Bergada". Fundación de Endocrinología Infantil. Centro de Investigaciones Endocrinológicas "Dr. César Bergada"; ArgentinaFil: Chiesa, Ana Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones Endocrinológicas "Dr. César Bergada". Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones Endocrinológicas "Dr. César Bergada". Fundación de Endocrinología Infantil. Centro de Investigaciones Endocrinológicas "Dr. César Bergada"; Argentina. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital General de Niños "Ricardo Gutiérrez"; ArgentinaFil: Medeiros Neto, Geraldo. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: González Sarmiento, Rogelio. Universidad de Salamanca; EspañaFil: Targovnik, Hector Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Genética y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Inmunología, Genética y Metabolismo; Argentin