Tópicos de Genética - UFRJ Tiago Gräf

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Disciplina: Genética Molecular
Docente: Tiago Gräf
Discentes: Rafael Santos da Costa, Anderson Silva, Arthur Balberino Vidal de Negreiros, Antonio Carlos Dos Santos Oliveira
O relatório tem como base os seguintes textos de artigos “A Mutation Associated with StutteringAlters Mouse Pup Ultrasonic Vocalizations” e “Mutations in the Lysosomal Enzyme–Targeting Pathwayand Persistent Stuttering”, onde analisamos a gagueira e as suas mutações nos genes identificados no estudo e sua variância.
TÓPICOS
1 - O que é gagueira. Variações da síndrome e o que pode causar?
A gagueira é um distúrbio de causa desconhecida caracterizado por repetições, prolongamentos e interrupções no fluxo da fala. Fatores genéticos foram implicados nesse distúrbio, e estudos prévios da gagueira identificaram ligação com marcadores no cromossomo 12.
2 - Quem foram os grupos de indivíduos estudados?
Foram analisadas famílias que participaram de estudos anteriores de linkage 12 e focaram na maior família, designada por PKST72. Além disso, estudaram casos não relacionados de gagueira em 46 indivíduos paquistaneses (um de cada uma das famílias previamente estudadas 12) e 77 pessoas adicionais não relacionadas com a gagueira do Paquistão, bem como 270 pessoas afetadas e não relacionadas dos Estados Unidos e da Inglaterra.
3 - Qual foi a primeira mutação associada à gagueira encontrada neste estudo? Que tipo de mutação ela é?
R: Mutação na missense no gene da N-acetilglucosamina-1-fosfato transferase (GNPTAB), que codifica as subunidades catalíticas alfa e beta da GlcNAc-fosfotransferase (GNPT [EC 2.7.8.15]). Mutações nestes genes resultam em duas doenças lisossômicas, as mucolipidoses (ML) tipo II e III, caracterizadas bioquimicamente pela perda de múltiplas enzimas lisossomais, devido à formação deficiente dos resíduos de M6P.
4 - Todos os indivíduos que possuíam esta mutação eram afetados pela síndrome? Explique o que os autores concluem sobre a penetrância da mutação.
R: Estudos genéticos da gagueira são complicados pela alta taxa de recuperação espontânea nesse distúrbio, especialmente entre mulheres, e pela probabilidade de causas não genéticas e heterogêneas. Esses fatores tornam provável que pessoas não afetadas possam portar mutações associadas à gagueira ou seja, possam ter mutações não penetrantes e que as pessoas afetadas não possam portar tais mutações ou seja, podem representar fenocópias. Além disso, os achados na Família PKST72 são consistentes com a possibilidade de acasalamento seletivo, no qual acasalamentos preferenciais entre pessoas afetadas ou famílias podem levar à gagueira causada por diferentes alelos mutantes dentro de uma grande família. 3 achados confirmam o papel patogênico dessas mutações na gagueira: apenas um desses GNPTAB, GNPTG e Mutações NAGPA foram observadas nos indivíduos controles não afetados sendo assim, em um único cromossomo. Todas as mutações ocorreram em posições nas quais a identidade de aminoácidos é conservada em grande extensão entre as espécies, e todas as mutações ocorreram dentro de uma única via metabólica bem definida. Um outro suporte ao papel causal dessas mutações na gagueira é a observação de que, embora pessoas com mucolipidose tipo II e III tenham predominantemente distúrbios esqueléticos, cardíacos e oculares, elas frequentemente apresentam déficits na fala, particularmente na fala expressiva.
5 - Por que os autores resolveram pesquisar também os genes GNPTG e NAGPA? O que eles têm em comum e o que foi encontrado em relação à gagueira?
R: Porque o GNPTG é o gene que codifica a subunidade gama do GNPT, os indivíduos afetados são de ascendência asiática e europeia, mas não afetam em indivíduos controle. Há três mutações no gene NAGPA que é o gene que codifica a chamada enzima descoberta, em outros indivíduos afetados, mas também não afetam em indivíduos controle, o que eles têm em comum é que afetam pessoas de ascendência europeia. Esses genes codificam enzimas que geram o sinal de manose-6-fosfato, que direciona um grupo diverso de hidrolases para o lisossoma. Déficits neste sistema estão associados às mucolipidoses, distúrbios raros de armazenamento lisossomal que são mais comumente associados com ossos, tecido conectivo e sintomas neurológicos. 
6 - Por que a frequência de mutações relacionadas à gagueira é tão grande na família PKST72?
R: Por causa da consanguinidade, pois eles possuíam uma ou duas cópias de uma variante que é uma mutação (G3598A) que prediz a substituição de um resíduo de lisina por um resíduo de ácido glutâmico na posição 1200 (Glu1200Lys) na GlcNAc-fosfotransferase (codificada por GNPTAB). Por isso a presença da mutação era tão grande.
7 - O que a comparação desses genes em outras espécies nos diz sobre eles e as mutações neles encontradas?
R- A mutação missense observada na posição de aminoácido 74 codifica um ácido glutâmico carregado negativamente no lugar dos pequenos aminoácidos não polares (alanina e glicina) nessa posição em mamíferos e na galinha. A mutação na posição 688 codifica uma valina no lugar da leucina que ocorre nesta posição em todos os mamíferos. A terceira mutação foi uma duplicação de 9 pb, codificando uma duplicação in-frame dos aminoácidos 5, 6 e 7.
8 - Que outra doença é relacionada a estas mutações e por que os autores acham que esta doença não estava ocorrendo nos indivíduos que apresentavam as mutações?
R- A variante que mostra o maior grau de co-segregação com gagueira na Família PKST72 foi uma mutação (G3598A) que prediz a substituição de um resíduo de lisina por um resíduo de ácido glutâmico na posição 1200 (Glu1200Lys) na GlcNAc-fosfotransferase (codificada por GNPTAB ). Com três exceções, as pessoas afetadas na Família PKST72 possuíam uma ou duas cópias dessa variante. Uma inspeção mais aprofundada das não portadoras afetadas mostrou que elas carregam alelos comuns no marcador adjacente D12S1607, enquanto os 25 membros da família afetados carregaram uma ou duas cópias do alelo menos comum de D12S1607 nesta população (prevalência, 0,03).
9 - Ao final do artigo os autores comentam que um melhor entendimento sobre as vias neuronais que levam à gagueira é necessário. Nesse sentido, como os dois artigos discutidos em aula se relacionam?
R: A genética em ambos os textos correlaciona, tem sido associada a mutações na via de direcionamento de enzimas lisossômicas, mas a forma como esse déficit de fala notavelmente específico surge de mutações em uma família de genes gerais de “limpeza doméstica” é desconhecida. Além disso, vocalizações de ratos projetados para transportar uma mutação no Gnptab (N-acetilglucosamina-1-fosfatransferase subunidades alfa/ beta). Em outra ótica uma razão importante para investigar a gagueira é entender melhor as estruturas neurais e funções dentro do cérebro que geram a fala humana, que são mal compreendidas. Os dados relativos à expressão destes três genes no cérebro humano são limitados. Dados para o cérebro do rato estão disponíveis para NAGPA e GNPTG. O GNPTG tem a expressão mais localizada no cérebro, com altos níveis de expressão no hipocampo, formação hipocampal e cerebelo (de acordo com o Allen Brain Atlas. Essas estruturas estão associadas, entre outras coisas, à emoção e à função motora. O estado emocional de uma pessoa pode exercer um forte efeito sobre a gravidade da gagueira.