Functional studies of p.R132C, p.R149C, p.M283V, p.E431K, and a novel c.652-2A>G mutations of the CYP21A2 gene

Congenital adrenal hyperplasia (CAH) due to 21-hydroxylase deficiency is the most frequent inborn error of metabolism and accounts for 90–95% of CAH cases. In the present work, we analyzed the functional consequence of four novel previously reported point CYP21A2 mutations -p.R132C, p.R149C, p.M283V, p.E431K- found in Argentinean 21-hydroxylase deficient patients. In addition, we report an acceptor splice site novel point mutation, c.652-2A.G, found in a classical patient in compound heterozygosity with the rare p.R483Q mutation. We performed bioinformatic and functional assays to evaluate the biological implication of the novel mutation. Our analyses revealed that the residual enzymatic activity of the isolated mutants coding for CYP21A2 aminoacidic substitutions was reduced to a lesser than 50% of the wild type with both progesterone and 17-OH progesterone as substrates. Accordingly, all the variants would predict mild non-classical alleles. In one non-classical patient, the p.E431K mutation was found in cis with the p.D322G one. The highest decrease in enzyme activity was obtained when both mutations were assayed in the same construction, with a residual activity most likely related to the simple virilizing form of the disease. For the c.652-2A.G mutation, bioinformatic tools predicted the putative use of two different cryptic splicing sites. Nevertheless, functional analyses revealed the use of only one cryptic splice acceptor site located within exon 6, leading to the appearance of an mRNA with a 16 nt deletion. A severe allele is strongly suggested due to the presence of a premature stop codon in the protein only 12 nt downstream.Fil: Taboas, Melisa Ivana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorio e Instituto de Salud "Dr. C. G. Malbrán"; ArgentinaFil: Gómez Acuña, Luciana Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Scaia, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; ArgentinaFil: Bruque, Carlos David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorio e Instituto de Salud "Dr. C. G. Malbrán"; ArgentinaFil: Buzzalino, Noemí Delia. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Stivel, M.. Gobierno de la Ciudad Autonoma de Buenos Aires. Hospital General de Agudos Carlos Durand.; ArgentinaFil: Ceballos, Nora Raquel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Dain, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorio e Instituto de Salud "Dr. C. G. Malbrán"; Argentin

Isolated p.H62L mutation in the CYP21A2 gene in a simple virilizing 21-hydroxylase deficient patient

Congenital adrenal hyperplasia due to 21-hydroxylase deficiency accounts for 90%?95% of cases.This autosomal recessive disorder has a broad spectrum of clinical forms, ranging from severe or classical, which includes the salt-wasting and simple virilizing forms, to themild late onset or nonclassical form.Most of the disease-causingmutations described are likely to be the consequence of nonhomologous recombination or gene conversion events between the active CYP21A2 gene and its homologous CYP21A1P pseudogene. Nevertheless, an increasing number of naturally occurring mutations have been found. The change p.H62L is one of the most frequent rare mutations of the CYP21A2 gene. It was suggested that the p.H62L represents a mild mutation that maybe responsible for a more severe enzymatic impairment when presented with another mild mutation on the same allele. In this report, a 20-year-old woman carrying an isolated p.H62L mutation in compound heterozygosity with c.283-13A/C>G mutation is described. Although amildly nonclassical phenotype was expected, clinical signs and hormonal profile of the patient are consistentwith a more severe simple virilizing form of 21-hydroxylase deficiency.The study of genotype-phenotype correlation in additional patients would help in defining the role of p.H62L in disease manifestation.Fil: Taboas, Melisa Ivana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Fernández, Cecilia Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Belli, Susana Haydee. Gobierno de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires. Hospital General de Agudos Carlos Durand; ArgentinaFil: Buzzalino, Noemí Delia. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Alba, Liliana. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Dain, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; Argentin

Structure-Based Analysis of Five Novel Disease-Causing Mutations in 21-Hydroxylase-Deficient Patients

Congenital adrenal hyperplasia (CAH) due to 21-hydroxylase deficiency is the most frequent inborn error of metabolism, and accounts for 90–95% of CAH cases. The affected enzyme, P450C21, is encoded by the CYP21A2 gene, located together with a 98% nucleotide sequence identity CYP21A1P pseudogene, on chromosome 6p21.3. Even though most patients carry CYP21A1P-derived mutations, an increasing number of novel and rare mutations in disease causing alleles were found in the last years. In the present work, we describe five CYP21A2 novel mutations, p.R132C, p.149C, p.M283V, p.E431K and a frameshift g.2511_2512delGG, in four non-classical and one salt wasting patients from Argentina. All novel point mutations are located in CYP21 protein residues that are conserved throughout mammalian species, and none of them were found in control individuals. The putative pathogenic mechanisms of the novel variants were analyzed in silico. A three-dimensional CYP21 structure was generated by homology modeling and the protein design algorithm FoldX was used to calculate changes in stability of CYP21A2 protein. Our analysis revealed changes in protein stability or in the surface charge of the mutant enzymes, which could be related to the clinical manifestation found in patients

Study of novel mutations as the cause of 21-hydroxylase deficiency

Con el nombre de Hiperplasia Suprarrenal Congénita (HSC) se conoce a un conjunto de enfermedades autosómicas recesivas en las que se encuentra afectada la esteroidogénesis adrenal. En el 95% de los casos, la HSC se produce por deficiencia de la enzima 21- hidroxilasa. Esta deficiencia puede manifestarse en forma severa o clásica (FC), o leve o no clásica (FNC). La enzima está codificada por el gen CYP21A2, que se encuentra duplicado y repetido en tándem junto a un pseudogen CYP21A1P con el que comparte 98% de identidad de secuencia. La elevada identidad de secuencia produce que la región sea propensa al alineamiento incorrecto y a la recombinación desigual, como así también a la transferencia de secuencias del pseudogen al gen mediante el mecanismo de conversión génica. La mayor parte de los afectados son compuesto heterocigotas ya que poseen diferentes mutaciones en cada uno de sus alelos. En estos casos, la manifestación clínica de la enfermedad será aquella que se relaciona con el alelo con mayor actividad enzimática. Si bien la mayor parte de los pacientes presentan mutaciones derivadas del pseudogen, hasta la fecha se identificaron más de 240 mutaciones diferentes como causales de la patología. En un trabajo previo de nuestro laboratorio se analizó la presencia de las 10 mutaciones más frecuentes derivadas del pseudogén en pacientes con deficiencia de 21-hidoxilasa de nuestra población. En esta tesis se estudió por secuenciación todo el gen CYP21A2 y su región promotora en muestras de ADN de 87 pacientes (15 FC y 72 FNC) en los cuales restaba determinar el defecto causante de la patología en uno o en ambos alelos del gen. Nuestro análisis reveló la presencia de 12 mutaciones poco frecuentes ya descriptas previamente y 7 mutaciones noveles, 6 en la región codificante y 1 en un sitio aceptor de splicing en el intrón 5. Para todas las mutaciones noveles halladas se analizaron 50 individuos de la población general mediante amplificación de la región de interés y cortes con enzimas de restricción y en ningún caso se halló la presencia de las mismas. Se hallaron asimismo, variantes de secuencias no descriptas previamente en regiones promotoras e intrónicas que se clasificaron como polimorfismos ya sea porque las mismas se observaron también en individuos de la población general, o bien porque no se encuentran en sitios que a priori pudieran afectar el splicing, respectivamente.A los efectos de analizar la implicancia biológica de las mutaciones noveles halladas, se realizaron aproximaciones bioinformáticas y ensayos funcionales. Dado que la proteína CYP21A2 humana no está cristalizada, la misma se modeló mediante herramientas in silico a partir de 18 cristalografías de otras proteínas de la familia CYP. Una vez obtenido el modelo, se analizó la estabilidad de las mutantes aminoacídicas halladas que no generaban corrimiento del marco de lectura. Las predicciones indicaron cambios en la estabilidad y/o carga de la superficie de la proteína que sugerirían un posible efecto deletéreo de las mismas. Para los ensayos funcionales, se realizaron mutagénesis dirigidas sobre un vector que contiene al ADNc de CYP21A2, transfección en células COS-7 y estimación de la expresión de la proteína y de su actividad mediante Western Blot y cromatografía en placa delgada (TLC), respectivamente. En todos los casos, las mutantes presentaron una actividad enzimática residual (AER) entre el 15 y el 50%, que se corresponderían con alelos relacionados a la FNC de la patología. En uno de los pacientes, una de las mutaciones noveles se encontraba en el mismo alelo con otra descripta previamente. Los ensayos funcionales demostraron que si bien las mismas en forma aislada son leves, la presencia de ambas en cis predice un alelo severo con una AER cercana al 2%. Para algunas de las mutaciones puntuales y para la doble mutante se observó una disminución en la cantidad de proteína resultante. Para la mutación en el sitio aceptor de splicing en el intrón 5, los análisis bioinformáticos predijeron la anulación del sitio canónico y la presencia de 2 sitios crípticos de splicing, uno en la mitad del intrón 5 y otro en el exón 6. Para evaluar la eficiencia de splicing in vitro, los estudios funcionales consistieron en la construcción de un minigén mediante amplificación de un fragmento entre el exón 4 y el exón 7 del gen, posterior clonado en un vector de expresión, transfección en células HeLa, HEK-293 e Y-1 y valoración del ARNm obtenido por RTPCR. Los ensayos revelaron que la mutante presentaba un ARNm más corto que la salvaje producto de una deleción de 16 nucleótidos debido a la utilización del sitio críptico de splicing dentro del exón 6. Esta deleción generaría un codón de terminación prematuro que predice un alelo severo relacionado con la FC de la patología. Mediante este estudio, el genotipo se completó en 27 de los 87 pacientes (100% de los pacientes FC y 16,6% FNC). Estos resultados señalarían que es probable que el valor de 17- hidroxiprogesterona (17-OHP) post estímulo con ACTH (test que se realiza para incluir a los pacientes de la FNC), esté sobreestimando la prevalencia de la patología. A los efectos de disciminar si los valores hormonales difieren entre los pacientes FNC totalmente genotipificados y aquellos que no, se compararon los valores hormonales de 17-OHP basal y post estimulación con ACTH, así como los de Dehidroepiandrosterona-sulfato (DHEA-S), Testosterona (T) y Androstenediona (A) de 271 pacientes diagnosticados como FNC. Los mismos fueron agrupados de acuerdo a si poseen los 2 alelos mutados, uno o ninguno. Los resultados obtenidos indican que no hay diferencias significativas entre los grupos estudiados cuando se analizaron los valores de A, T y DHEA-S. Sin embargo, en el caso de 17-OHP basal y post ACTH, se observan diferencias significativas entre aquellos que poseen ambos alelos con mutación y los demás grupos de estudio. Asimismo, se observó que si los pacientes presentaban valores de 17-OHP post ACTH entre 10 (valor hormonal de corte para la inclusión de pacientes) y 20 ng/ml, sólo en el 23% se hallaban los 2 alelos mutados Si el valor hormonal era mayor a 20 ng/ml, el 85% posee ambos alelos con mutación. Por último, analizando los genotipos encontrados en todos los pacientes de nuestra cohorte, ya sea mediante secuenciación o mediante el estudio de las 10 mutaciónes más frecuentes, observamos que en un 97,7% de los pacientes el fenotipo se correspondía con el genotipo hallado. Las principales discordancias se hallaron en pacientes con la mutación p.I172N, ya que la misma se asoció tanto a la forma virilizante simple (VS) como a la forma perdedora de sal. Por otro lado, si bien la mutación p.R356W está altamente relacionada a la forma PS de la enfermedad, un paciente VS presentaba esta mutación en heterocigosis compuesta con otra mutación que predice una enzima sin actividad en el alelo homólogo. Asimismo, en la literatura se describe a la mutación poco frecuente p.H62L como una mutación leve y asociada a la FNC de la patología. En esta tesis, sin embargo, se refiere que la misma se relacionaría también con la forma VS de la enfermedad. Por último, la mutación poco frecuente p.R341P se asocia a la forma VS, si bien en este trabajo se describe un paciente PS que poseía esta mutación en heterocigosis compuesta con la mutación c.283-13A/C>G en el otro alelo.Congenital Adrenal Hyperplasia (CAH) is an autosomal recessive disease caused, in 95 % of cases, by the deficiency of the 21–hydroxylase enzyme. This disorder, which is the most frequent inborn error of metabolism, has a broad spectrum of clinical forms, ranging from severe or classical, which includes the salt-wasting (SW) and simple virilising (SV) forms, to the mild late onset or non-classical form of CAH (NCCAH). The enzyme is encoded by the CYP21A2 gene, which is duplicated and repeated in tandem along with the CYP21A1P pseudogene with which it shares 98 % of sequence identity. The high degree of sequence identity makes this region prone to misalignment and unequal recombination, as well as the transference of sequences from the pseudogene to the gene by gene conversion. Although most of the patients presented pseudogene derived mutations, approximately 240 mutations haven been described up to date. In this work, DNA from 87 patients (15 CCAH and 72 NCCAH) was analyzed by complete gene sequencing. In these patients the determination of the defect causing the disease remained inconclusive after the study of the 10 most frequent pseudogen-derived mutations. We found 12 less frequent mutations previously described, and 7 novel ones, 6 of them in the coding region and one in an acceptor splice site in intron 5. For all the novel mutations, DNA from 50 randomly selected individuals from the general population were analyzed by PCR amplification followed by restriction enzyme assays, but none of these mutations were found. We also found novel sequence variants in in the promoter region of the gene and in introns that were classified as polymorphisms, either because they were found in individuals from the general population, or because they are placed in regions that might not affect splicing outcome, respectively. In order to study the biological consequences of the novel mutations, bioinformatic approaches and functional assays were performed. Since human CYP21A2 was not crystallized yet, the protein was modeled by means of in silico tools using 18 other CYP proteins as templates followed by the estimation of the mutant protein stability. Molecular modeling studies revealed changes in the stability and/or surface charge of the protein that could be related to the clinical manifestations found in the patients. For functional assays, site-directed mutagenesis of a vector containing the CYP21A2 cDNA were performed, followed by transfection into COS-7 cells and estimation of the protein expression by Western blotting (WB) and its activity by TLC. In all cases, the mutants showed a residual enzymatic activity (REA) lesser than 50% of the wild type protein. Accordingly, all the variants predict alleles compatible to the mild NCCAH form of the disease. In one patient, one of the novel mutations was found in the same allele with another previously described. Functional assays showed that while the mutations in isolation are mild, the presence of both mutations in cis predict a severe allele with a REA close to 2%. In the WB assays, some of the isolated mutants and the double one showed less amount of the protein in comparison with the wild type. For the novel mutation in the acceptor splcing site of intron 5, in silico analyses predicted the disruption of the canonical site. Besides, two strong putative cryptic splicing sites, one located in the intron 5 and one in exon 6 were predicted. For functional assays, splicing reporter minigenes were constructed comprising the genomic region from exon 4 to exon 7 of the CYP21A2 gene. The vector was transiently transfected into HEK-293, HeLa, Y-1 cells and splicing was assessed by RT-PCR. We demonstrate that the allele with the intron 5 mutation completely abolishes the use of the canonical splicing site. Instead, the use of the cryptic splicing acceptor site within exon 6 created an mRNA with a 16 nt deletion leading to the appearance of a premature stop codon. A severe allele related to the classical form of the disease is strongly suggested by this mutation. After our work, the genotype was completed in 27 out of 87 patients (100 % of the CCAH and 16,6% of the NCCAH). This results may indicate that the currently cut-off hormonal levels used for the diagnosis of NCCAH is overestimating the prevalence of the disease. To evaluate if hormone values differ between the NCCAH patients fully genotyped and those with at least one non-determined allele, basal and post ACTH stimulation 17-hydroxyprogesterone (17-OHP), dehydroepiandrosterone-sulfate (DHEA-S), testosterone (T) and androstenedione (A) values were compared in 271 patients diagnosed as NCCAH. Patients were grouped according to whether they had 2 mutated alleles, one or no one. Our analysis revealed no significant differences between groups when the values of A, T and DHEA-S were compared. However, basal and post ACTH 17-OHP levels were statistically different between those patients having both mutated alleles and those with one or no one. Among patients with 17-OHP post ACTH values between 10 (currently cut-off value) and 20 ng/ml, only a 23 % had 2 mutated alleles, whereas if the values were greater than 20 ng/ml, 85 % of patients had mutations in both alleles. Finally, analyzing the genotypes found in all our patients, either after sequencing or by studying the 10 most frequent mutations, we observed a 97,7% phenotype-genotype correlation, while discrepancies were found mostly associated to the p.I172N mutation. Patients having this mutation presented either with the SV form or with the SW one. In addition, while p.R356W mutation is strongly associated with the SW form of the disease, we found the mutation in one patient SV with another severe mutation in the homologous allele. On the other hand, the less frequent p.H62L is described in literature related to the mild NCCAH form. In this work, however, it is reported associated to the SV form of the disease. Finally, the less frequent SV p.R341P mutation, is herein described in a SW patient having the c.283-13A / C> G mutation in the homologous allele.Fil:Taboas, Melisa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Estudio de mutaciones noveles como causa de la deficiencia de 21-hidroxilasa

Con el nombre de Hiperplasia Suprarrenal Congénita (HSC) se conoce a un conjunto de enfermedades autosómicas recesivas en las que se encuentra afectada la esteroidogénesis adrenal. En el 95% de los casos, la HSC se produce por deficiencia de la enzima 21- hidroxilasa. Esta deficiencia puede manifestarse en forma severa o clásica (FC), o leve o no clásica (FNC). La enzima está codificada por el gen CYP21A2, que se encuentra duplicado y repetido en tándem junto a un pseudogen CYP21A1P con el que comparte 98% de identidad de secuencia. La elevada identidad de secuencia produce que la región sea propensa al alineamiento incorrecto y a la recombinación desigual, como así también a la transferencia de secuencias del pseudogen al gen mediante el mecanismo de conversión génica. La mayor parte de los afectados son compuesto heterocigotas ya que poseen diferentes mutaciones en cada uno de sus alelos. En estos casos, la manifestación clínica de la enfermedad será aquella que se relaciona con el alelo con mayor actividad enzimática. Si bien la mayor parte de los pacientes presentan mutaciones derivadas del pseudogen, hasta la fecha se identificaron más de 240 mutaciones diferentes como causales de la patología. En un trabajo previo de nuestro laboratorio se analizó la presencia de las 10 mutaciones más frecuentes derivadas del pseudogén en pacientes con deficiencia de 21-hidoxilasa de nuestra población. En esta tesis se estudió por secuenciación todo el gen CYP21A2 y su región promotora en muestras de ADN de 87 pacientes (15 FC y 72 FNC) en los cuales restaba determinar el defecto causante de la patología en uno o en ambos alelos del gen. Nuestro análisis reveló la presencia de 12 mutaciones poco frecuentes ya descriptas previamente y 7 mutaciones noveles, 6 en la región codificante y 1 en un sitio aceptor de splicing en el intrón 5. Para todas las mutaciones noveles halladas se analizaron 50 individuos de la población general mediante amplificación de la región de interés y cortes con enzimas de restricción y en ningún caso se halló la presencia de las mismas. Se hallaron asimismo, variantes de secuencias no descriptas previamente en regiones promotoras e intrónicas que se clasificaron como polimorfismos ya sea porque las mismas se observaron también en individuos de la población general, o bien porque no se encuentran en sitios que a priori pudieran afectar el splicing, respectivamente.A los efectos de analizar la implicancia biológica de las mutaciones noveles halladas, se realizaron aproximaciones bioinformáticas y ensayos funcionales. Dado que la proteína CYP21A2 humana no está cristalizada, la misma se modeló mediante herramientas in silico a partir de 18 cristalografías de otras proteínas de la familia CYP. Una vez obtenido el modelo, se analizó la estabilidad de las mutantes aminoacídicas halladas que no generaban corrimiento del marco de lectura. Las predicciones indicaron cambios en la estabilidad y/o carga de la superficie de la proteína que sugerirían un posible efecto deletéreo de las mismas. Para los ensayos funcionales, se realizaron mutagénesis dirigidas sobre un vector que contiene al ADNc de CYP21A2, transfección en células COS-7 y estimación de la expresión de la proteína y de su actividad mediante Western Blot y cromatografía en placa delgada (TLC), respectivamente. En todos los casos, las mutantes presentaron una actividad enzimática residual (AER) entre el 15 y el 50%, que se corresponderían con alelos relacionados a la FNC de la patología. En uno de los pacientes, una de las mutaciones noveles se encontraba en el mismo alelo con otra descripta previamente. Los ensayos funcionales demostraron que si bien las mismas en forma aislada son leves, la presencia de ambas en cis predice un alelo severo con una AER cercana al 2%. Para algunas de las mutaciones puntuales y para la doble mutante se observó una disminución en la cantidad de proteína resultante. Para la mutación en el sitio aceptor de splicing en el intrón 5, los análisis bioinformáticos predijeron la anulación del sitio canónico y la presencia de 2 sitios crípticos de splicing, uno en la mitad del intrón 5 y otro en el exón 6. Para evaluar la eficiencia de splicing in vitro, los estudios funcionales consistieron en la construcción de un minigén mediante amplificación de un fragmento entre el exón 4 y el exón 7 del gen, posterior clonado en un vector de expresión, transfección en células HeLa, HEK-293 e Y-1 y valoración del ARNm obtenido por RTPCR. Los ensayos revelaron que la mutante presentaba un ARNm más corto que la salvaje producto de una deleción de 16 nucleótidos debido a la utilización del sitio críptico de splicing dentro del exón 6. Esta deleción generaría un codón de terminación prematuro que predice un alelo severo relacionado con la FC de la patología. Mediante este estudio, el genotipo se completó en 27 de los 87 pacientes (100% de los pacientes FC y 16,6% FNC). Estos resultados señalarían que es probable que el valor de 17- hidroxiprogesterona (17-OHP) post estímulo con ACTH (test que se realiza para incluir a los pacientes de la FNC), esté sobreestimando la prevalencia de la patología. A los efectos de disciminar si los valores hormonales difieren entre los pacientes FNC totalmente genotipificados y aquellos que no, se compararon los valores hormonales de 17-OHP basal y post estimulación con ACTH, así como los de Dehidroepiandrosterona-sulfato (DHEA-S), Testosterona (T) y Androstenediona (A) de 271 pacientes diagnosticados como FNC. Los mismos fueron agrupados de acuerdo a si poseen los 2 alelos mutados, uno o ninguno. Los resultados obtenidos indican que no hay diferencias significativas entre los grupos estudiados cuando se analizaron los valores de A, T y DHEA-S. Sin embargo, en el caso de 17-OHP basal y post ACTH, se observan diferencias significativas entre aquellos que poseen ambos alelos con mutación y los demás grupos de estudio. Asimismo, se observó que si los pacientes presentaban valores de 17-OHP post ACTH entre 10 (valor hormonal de corte para la inclusión de pacientes) y 20 ng/ml, sólo en el 23% se hallaban los 2 alelos mutados Si el valor hormonal era mayor a 20 ng/ml, el 85% posee ambos alelos con mutación. Por último, analizando los genotipos encontrados en todos los pacientes de nuestra cohorte, ya sea mediante secuenciación o mediante el estudio de las 10 mutaciónes más frecuentes, observamos que en un 97,7% de los pacientes el fenotipo se correspondía con el genotipo hallado. Las principales discordancias se hallaron en pacientes con la mutación p.I172N, ya que la misma se asoció tanto a la forma virilizante simple (VS) como a la forma perdedora de sal. Por otro lado, si bien la mutación p.R356W está altamente relacionada a la forma PS de la enfermedad, un paciente VS presentaba esta mutación en heterocigosis compuesta con otra mutación que predice una enzima sin actividad en el alelo homólogo. Asimismo, en la literatura se describe a la mutación poco frecuente p.H62L como una mutación leve y asociada a la FNC de la patología. En esta tesis, sin embargo, se refiere que la misma se relacionaría también con la forma VS de la enfermedad. Por último, la mutación poco frecuente p.R341P se asocia a la forma VS, si bien en este trabajo se describe un paciente PS que poseía esta mutación en heterocigosis compuesta con la mutación c.283-13A/C>G en el otro alelo

Structure-based analysis of five novel disease-causing mutations in 21-hydroxylase-deficient patients

Fil: Minutolo, Carolina. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Genética Médica; Argentina.Fil: Nadra, Alejandro D. Universidad de Buenos Aires. Departamento de Fisiología Biología Molecular y Celular; Argentina.Fil: Fernández, Cecilia. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Genética Médica; Argentina.Fil: Taboas, Melisa. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Genética Médica; Argentina.Fil: Buzzalino, Noemí. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Genética Médica; Argentina.Fil: Casali, Bárbara. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Genética Médica; Argentina.Fil: Belli, Susana. Hospital Durand. División Endocrinología; Argentina.Fil: Charreau, Eduardo H. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina.Fil: Alba, Liliana. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Genética Médica; Argentina.Fil: Dain, Liliana. ANLIS Dr.C.G.Malbrán. Centro Nacional de Genética Médica; Argentina.Congenital adrenal hyperplasia (CAH) due to 21-hydroxylase deficiency is the most frequent inborn error of metabolism, and accounts for 90–95% of CAH cases. The affected enzyme, P450C21, is encoded by the CYP21A2 gene, located together with a 98% nucleotide sequence identity CYP21A1P pseudogene, on chromosome 6p21.3. Even though most patients carry CYP21A1P-derived mutations, an increasing number of novel and rare mutations in disease causing alleles were found in the last years. In the present work, we describe five CYP21A2 novel mutations, p.R132C, p.149C, p.M283V, p.E431K and a frameshift g.2511_2512delGG, in four non-classical and one salt wasting patients from Argentina. All novel point mutations are located in CYP21 protein residues that are conserved throughout mammalian species, and none of them were found in control individuals. The putative pathogenic mechanisms of the novel variants were analyzed in silico. A three-dimensional CYP21 structure was generated by homology modeling and the protein design algorithm FoldX was used to calculate changes in stability of CYP21A2 protein. Our analysis revealed changes in protein stability or in the surface charge of the mutant enzymes, which could be related to the clinical manifestation found in patients

An update on genetic variants of the NKX2-5

NKX2-5 is a homeodomain transcription factor that plays a crucial role in heart development. It is the first gene where a single genetic variant (GV) was found to be associated with congenital heart diseases in humans. In this study, we carried out a comprehensive survey of NKX2-5 GVs to build a unified, curated, and updated compilation of all available GVs. We retrieved a total of 1,380 unique GVs. From these, 970 had information on their frequency in the general population and 143 have been linked to pathogenic phenotypes in humans. In vitro effect was ascertained for 38 GVs. The homeodomain had the biggest cluster of pathogenic variants in the protein: 49 GVs in 60 residues, 23 in its third α-helix, where 11 missense variants may affect protein–DNA interaction or the hydrophobic core. We also pinpointed the likely location of pathogenic GVs in four linear motifs. These analyses allowed us to assign a putative explanation for the effect of 90 GVs. This study pointed to reliable pathogenicity for GVs in helix 3 of the homeodomain and may broaden the scope of functional and structural studies that can be done to better understand the effect of GVs in NKX2-5 function.Fil: Kolomenski, Jorge Emilio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Delea, Marisol. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Simonetti, Leandro. Uppsala Universitet; SueciaFil: Fabbro, Mónica C.. No especifíca;Fil: Espeche, Lucia Daniela. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Taboas, Melisa. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Nadra, Alejandro Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Bruque, Carlos David. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Dain, Liliana Beatriz. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentin

Misregulation effect of a novel allelic variant in the Z promoter region found in cis with the CYP21A2 p.P482S mutation: implications for 21-hydroxylase deficiency

Purpose: To search for the presence of genetic variants in a distal regulatory region (Z promoter) of the CYP21A2 gene in patients with congenital adrenal hyperplasia due to 21-hydroxylase deficiency. Methods: Screening of the 10 most frequent pseudogene-derived mutations followed by direct sequencing of the entire coding sequence, the proximal promoter and a distal regulatory region in DNAsamples from patients with at least one non-determined allele. The putative pathogenic implication of a novel variant found in a distal regulatory region was assessed by in silico analyses and in vitrotranscriptional activity measurement of the mutant. Results: Three non-classical patients presented a novel genetic variant -g.15626A>G- within the Z promoter regulatory region. In all the patients, the novel variant was found in cis with the mild, less frequent, p.P482S mutation located in the exon 10 of the CYP21A2 gene. Topological analyses showed differences in the curvature and bendability of the DNA region bearing the novel variant. By performing functional studies, a significantly decreased activity of a reporter gene placed downstream from the regulatory region was found by the G transition. Conclusions: Our results may suggest that the activity of an allele bearing the p.P482S mutation may be influenced by the misregulated CYP21A2 transcriptional activity exerted by the Z promoter A>G variation.Fil: Fernández, Cecilia Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Bruque, Carlos David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Taboas, Melisa Ivana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; Argentina. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital General de Agudos "Juan A. Fernández"; ArgentinaFil: Buzzalino, Noemí Delia. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Espeche, Lucia Daniela. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Pasqualini, Titania. Hospital Italiano. Departamento de Pediatria; ArgentinaFil: Charreau, Eduardo Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Alba, Liliana G.. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Ghiringhelli, Pablo Daniel. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Laboratorio de Ingeniería Genética y Biología Molecular y Celular. Área Virus de Insectos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Dain, Liliana Beatriz. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentin

Structure-based activity prediction of CYP21A2 stability variants: A survey of available gene variations

Congenital adrenal hyperplasia due to 21-hydroxylase deficiency accounts for 90-95% of CAH cases. In this work we performed an extensive survey of mutations and SNPs modifying the coding sequence of the CYP21A2 gene. Using bioinformatic tools and two plausible CYP21A2 structures as templates, we initially classified all known mutants (n = 343) according to their putative functional impacts, which were either reported in the literature or inferred from structural models. We then performed a detailed analysis on the subset of mutations believed to exclusively impact protein stability. For those mutants, the predicted stability was calculated and correlated with the variant's expected activity. A high concordance was obtained when comparing our predictions with available in vitro residual activities and/or the patient's phenotype. The predicted stability and derived activity of all reported mutations and SNPs lacking functional assays (n = 108) were assessed. As expected, most of the SNPs (52/76) showed no biological implications. Moreover, this approach was applied to evaluate the putative synergy that could emerge when two mutations occurred in cis. In addition, we propose a putative pathogenic effect of five novel mutations, p.L107Q, p.L122R, p.R132H, p.P335L and p.H466fs, found in 21-hydroxylase deficient patients of our cohort.Fil: Bruque, Carlos David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Delea, Marisol. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Fernández, Cecilia Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Orza, Juan Victoriano. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Taboas, Melisa Ivana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; Argentina. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital General de Agudos "Juan A. Fernández"; ArgentinaFil: Buzzalino, Noemi. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Espeche, Lucia. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Solari, Andrea. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Luccerini, Veronica. Consultorio y Laboratorio de Genética; ArgentinaFil: Alba, Liliana. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; ArgentinaFil: Nadra, Alejandro Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Dain, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Dirección Nacional de Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud "Dr. Carlos G. Malbrán". Centro Nacional de Genética Médica; Argentin