Análise de modificadores genéticos do fenótipo da ataxia espinocerebelar tipo 3

A doença de Machado-Joseph (DMJ/SCA3) é uma doença neurodegenerativa causada pela expansão de poliglutaminas na proteína ataxina-3. O número de repetições CAG presentes no gene ATXN3 é inversamente correlacionado com a idade de início da doença, mas é responsável por somente 45-60% desta variação. O objetivo deste trabalho foi testar o efeito da metilação no promotor do gene ATXN3, de polimorfismos em genes candidatos e do alelo normal ATXN3 como modificadores do fenótipo da doença. A análise do padrão de metilação em seis sítios CpG através de um ensaio de amplificação multiplex dependente de sondas – específico para metilação foi realizada em amostras de 123 pacientes de 62 famílias. Os polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) nos genes BAX, CRYAB, GRIK2, IL1B, ITPR1, NEDD8, NEDD9 e CHIP foram analisados em 273 pacientes de 119 famílias. Os volumes cerebrais foram medidos através de ressonância magnética em 30 pacientes não relacionados. A gravidade foi medida pela Escala de Exame Neurológico para Ataxia Espinocerebelar (NESSCA) dividida pelo tempo de duração da doença. Uma correlação inversa significativa foi encontrada entre a idade de início e tamanho da repetição (r=-0,76, r2=0,58, p<0,001). Houve uma tendência de correlação direta entre o grau de metilação e a idade de início para um sítio CpG (p=0,055). Uma correlação significativa foi encontrada entre a gravidade e o tamanho da repetição CAG (r=0,48, r2=0,23, p=0,001). O SNP no gene IL1B (rs16944) apresentou um efeito significativo na idade de início de pacientes com SCA3 (p=0,042). Associação significativa foi observada entre o SNP no gene NEDD9 (rs760678) e a gravidade (p=0,003). SNPs nos genes GRIK2 (rs2227281) e NEDD8 (rs2144487) se relacionaram à medida do volume do cerebelo (p=0,006) e à medida do volume da ponte (p=0,023), respectivamente. Estes resultados sugerem que o controle epigenético no sítio CpG no promotor ATXN3 e que os SNPs nos genes GRIK2, IL1B, NEDD8 e NEDD9 podem contribuir para a variação fenotípica na SCA3. Ademais, os genótipos protetores dos genes GRIK2, IL1B e NEDD8 mostraram ter um efeito aditivo no adiamento do início da doença. O mecanismo exato pelo qual a mutação no gene ATXN3 causa a SCA3 ainda não foi determinado. A expansão da repetição CAG pode conferir uma função tóxica para a proteína, como acontece em outras doenças neurodegenerativas causadas por expansões de poliglutaminas. Considerando esta hipótese, uma maior metilação do promotor do gene ATXN3 pode se relacionar a sua menor expressão e a um menor acúmulo de poliglutaminas no neurônio. Ainda considerando esta hipótese, GRIK2, IL1B, NEDD8 e NEDD9 podem desempenhar um papel protetor, possivelmente por promover a sobrevivência de células neuronais em pacientes com SCA3. SNPs nestes genes poderiam modificar a expressão das proteínas, afetando a agregação de poliglutaminas no cérebro de tal forma que os indivíduos portadores de um genótipo de risco teriam significativamente maior perda gradual de neurônios e um início mais precoce dos sintomas.Machado-Joseph disease (MJD/SCA3) is a neurodegenerative disease caused by expansion of a polyglutamine tract in ataxin-3. The CAG repeat number of ATXN3 gene is inversely correlated with disease age at onset (AO) but is responsible for only 45-60% of this variation in SCA3. In this study, we investigate if DNA methylation status of the ATXN3 promoter, if polymorphisms in candidate genes, and if normal ATXN3 allele are related to disease phenotype. We designed a methylation-specific multiplex ligation-dependent probe amplification (MS-MLPA) assay for quantitative analysis of methylation status at 6 CpG sites, located within the promoter region of the ATXN3 gene. We have applied this MSMLPA to 123 SCA3 Brazilian patients from 62 families. We investigated single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in genes BAX, CRYAB, GRIK2, IL1B, ITPR1, NEDD8, NEDD9, and CHIP in 273 Brazilian SCA3 patients from 119 families. The brain volumetries were obtained from magnetic resonance imaging’s from 30 unrelated patients. The SCA3 severity degree was measured by Neurological Examination Score for Spinocerebellar Ataxia (NESSCA) divided by duration of disease. A significant inverse correlation was found between AO and repeat length (r=-0.76, r2=0.58, p<0.001). There was a trend toward direct correlation between methylation degree and AO for one CpG site in the SCA3 sample (p=0.055). A significant correlation was found between severity and CAG repeat length (r=0.483, r2=0.233, p=0.001). We have found significant associations between a GRIK2 SNP (rs2227281) and cerebellum volume (p=0.006), an IL1B SNP (rs16944) and AO (p=0.042), a NEDD8 SNP (rs2144487) and pons volume (p=0.023), and a NEDD9 SNP (rs760678) and disease severity (p=0.003). These results suggest that epigenetic control at ATXN3 CpG-site and that the SNPs in GRIK2, IL1B, NEDD8, and NEDD9 genes may contribute to the phenotypic expression of SCA3. Moreover, protective genotypes of GRIK2, IL1B, and NEDD8 genes shown to have an additive effect in delaying the onset of disease.The exact mechanism by which the mutation in the ATXN3 gene causes SCA3 has not been determined. The CAG repeat expansion may confer a novel toxic function onto the protein, as it does in other polyglutamine neurodegenerative disorders. Considering this hypothesis, increased methylation of ATXN3 gene promoter can relate to its lower expression and a smaller accumulation of polyglutamine in the neuron. Still considering this hypothesis, GRIK2, IL1B, NEDD8, and NEDD9 might play a protective role, possibly a survival promoting effect, for neuronal cells in SCA3 patients. These four SNPs could affect the protein expression and polyglutamine aggregation in the brain such that risk genotype carriers have a significantly higher gradual loss of neurons and an earlier onset of symptoms

Análise de repetições CAG nos genes SCA1, SCA2, SCA3 e SCA6 em pacientes com suspeita clínica de ataxia espinocerebelar

As ataxias espinocerebelares (SCAs) são doenças neurodegenerativas com herança autossômica dominante que apresentam grande heterogeneidade clínica e genética. O diagnóstico é realizado pela detecção da mutação no gene causador, que, na sua maioria, é uma expansão de repetições trinucleotídicas CAG. O objetivo deste estudo foi analisar os polimorfismos de repetições trinucleotídicas nos genes associados as SCAs tipo 1, tipo 2, tipo 3 e tipo 6 através de PCR-multiplex e eletroforese capilar, visando a melhoria do diagnóstico molecular e a determinação da distribuição das regiões polimórficas nos alelos normais. As análises foram realizadas em 124 pacientes não-aparentados que apresentavam sintomas de ataxia. Nessa amostra, foram identificados 10 pacientes com SCA2, 39 pacientes com SCA3 e 2 pacientes com SCA6. Não encontramos amostras com uma expansão CAG no gene SCA1. Os polimorfismos de cada loci foram estudados nos cromossomos normais desses pacientes (n=209-248). A freqüência dos alelos normais grandes no locus SCA1 (>32 repetições CAG) foi estabelecida em 0,05 e no locus SCA2 (>22 repetições CAG) foi 0,11, enquanto que no locus SCA3 (alelos >28 repetições) a freqüência foi 0,11. A freqüência de alelos normais grandes para o locus SCA6 (>13 repetições) foi 0,04. Concluindo, este estudo proporcionou a primeira análise detalhada da distribuição de repetições CAG nos loci SCA1, SCA2, SCA3 e SCA6 por amplificação multiplex e eletroforese capilar em pacientes brasileiros. A freqüência dos alelos normais grandes nos genes SCA3 e SCA6 nessa amostra reflete a prevalência destas duas doenças na nossa população, concordando com a hipótese que alelos patogênicos podem ser originados pela expansão de alelos normais grandes.Spinocerebellar ataxias (SCAs) are neurodegenerative disorders inherited as an autosomal dominant trait that present large genetic and clinical heterogeneity. An accurate diagnosis relies on mutation detection in a specific causative gene, which is typically an abnormal number of CAG trinucleotide repeats. The aim of this study was to analyze polymorphic regions of trinucleotide repeats in SCA1, SCA2, SCA3, and SCA6 associated genes through multiplex PCR and capillary electrophoresis, aiming the improvement of molecular diagnosis and distribution of CAG repeats number in normal alleles. Analyses were carried out in 124 unrelated Brazilian patients who presented symptoms of progressive ataxia. To date, we identified 10 patients with SCA2, 39 patients with SCA3, and 2 patients with SCA6. No alleles were identified with a CAG expansion tract in the SCA1 gene. Normal CAG repeats length range was established using data from normal chromosomes (n=209-248). Frequency of large normal alleles in SCA1 locus (>32 CAG repeats) was determined to be 0.05. Frequency of large normal alleles at the SCA2 locus (>22 CAG repeats) was shown to be 0.11 while at the SCA3 locus (>28 CAG repeats) frequency of large normal alleles was 0.11. At the SCA6 locus, frequency of large normal alleles (>13 CAG repeats) was found to be 0.04. Moreover, this study provides the first detailed analysis, to our knowledge, of the distribution of CAG repeats at the SCA1, SCA2, SCA3, and SCA6 loci by multiplex-PCR and automated capillary electrophoresis in Brazilian patients. Frequency of large normal alleles in SCA3 and SCA6 genes established in this sample reflects the prevalence of these two diseases in our population, supporting the hypothesis that disease alleles emerge from expansion of large normal alleles

Investigação de mutações nos exons 7 e 8 do gene TP53 em tumores de pulmão

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