Caracterização molecular de famílias brasileiras com aniridia congênita

Abstract

O desenvolvimento dos olhos em humanos tem início na quarta semana de vida embrionária. Neste período uma grande série de sinalizadores estão envolvidos. Várias anomalias oculares decorrem de alterações nos genes envolvidos neste período, como a aniridia e a catarata. A aniridia congênita (AC) é uma anomalia rara caracterizada por diversos graus de hipoplasia de íris e afeta aproximadamente 1:40,000 a 1:100,000 nascidos vivos. Diversas anormalidades oculares estruturais e/ou funcionais podem estar associadas, entre estas, a catarata. Cerca de 90% das mutações que levam ao fenótipo da aniridia ocorrem no gene PAX6, o gene mestre do desenvolvimento dos olhos. Apesar de bem estabelecida a relação entre o PAX6 e a aniridia, variações fenotípicas inter- e intrafamilial em indivíduos que compartilham a mesma mutação no PAX6 é amplamente relatada na literatura. Este trabalho teve por objetivo investigar variações no gene PAX6, e potenciais genes modificadores envolvidos nas variações fenotípicas observadas nos indivíduos afetados por AC. No primeiro artigo, relatamos um indivíduo com AC total associada a catarata e glaucoma, onde detectamos uma mutação ainda não descrita no domínio de transativação do gene PAX6 (c.955_958dupGACA). Devido ao fato que esta mutação não afeta os domínios de ligação ao DNA da proteína PAX6, sugerimos que esta alteração apresenta um efeito dominante-negativo. No segundo artigo, tentamos identificar genes modificadores candidatos utilizando uma abordagem in silico com buscas nos bancos curados de genes e fenótipos, revisão de literatura e ferramentas de bioinformática para avaliações de expressão e redes preditas de proteínas. Avaliamos genes relacionados a expressão da catarata, uma vez que esta anomalia é frequentemente associada a AC e identificamos 5 potenciais genes modificadores: GJA3, GJA8, MIP, CRYAA e CRYBB3. Estes genes estão envolvidos em processos de transporte de metabólitos entre as células como o GJA3, GJA8 e o MIP e componentes estruturais como o CRYAA e o CRYBB3. Ambos grupos possuem grande importância na manutenção 12 da transparência do cristalino e mutações nestes genes também já foram relacionadas a outras anormalidades associadas a AC, como microcórnea, microftalmia e glaucoma. Sugerimos que variações nestes genes são candidatas a serem investigadas em sua influência na expressividade fenotípica dos indivíduos com AC por mutações no PAX6 No terceiro artigo, investigamos um polimorfismo no gene TP53 (rs1042522), e outro em seu principal regulador, o MDM2 (rs2279744) em indivíduos com AC, com e sem catarata associada. Já foi sugerido na literatura o potencial papel de genes da via da apoptose durante o desenvolvimento do cristalino. As frequências genotípicas e alélicas do polimorfismo no TP53 entre indivíduos afetados por AC sem catarata (n = 12; CC: 0; CG: 66.7%; GG: 33.3%; C: 33.3% e G: 66.6%) e indivíduos afetados por AC e catarata (n = 17; CC: 23.5%; CG: 41.2% e GG: 35.3%; C: 44.1% e G: 55.9%) não foram diferentes (p = 0,22 e p = 1). O mesmo foi observado em relação ao polimorfismo no MDM2, onde nenhuma diferença foi encontrada entre as frequências genotípicas e alélicas do grupo afetado por AC sem catarata (n = 12; TT: 16.7%; TG: 50% e GG: 33.3%; T: 41,7% e G: 58,3%) e do grupo afetado por AC e catarata (n = 17; TT: 41.2%; TG: 35.3% e GG: 23.5%; T: 55.9% e G: 44.1%; p = 0,453 e p = 0,350). Entretanto nossas conclusões são limitadas devido ao nosso pequeno número amostral. Em conclusão, os dados apresentados neste trabalho confirmam a grande complexidade molecular da AC e a importância da investigação de fatores modificadores de fenótipo, a fim de auxiliar o manejo e em pesquisas futuras no desenvolvimento de drogas e terapias que possam reverter os prejuízos clínicos, ou inibir a progressão destes, nos indivíduos afetados.

Human eye development begins in the fourth week of the embryonic life. At this time a wide range of signals are involved. Several ocular anomalies result from changes in the genes involved in this period, such as aniridia and cataract. Congenital aniridia (CA) is a rare anomaly characterized by varying degrees of iris hypoplasia and affects approximately 1:40,000 to 1:100,000 live births. Several structural and/or functional ocular abnormalities may be associated, among them, the cataract. About 90% of the mutations that lead to the aniridia phenotype occur in the PAX6 gene, the master gene for eye development. Although well-established the relationship between PAX6 and aniridia, inter- and intra-familial phenotypic variations in individuals sharing the same mutation in PAX6 is widely reported in the literature. In this work, we aimed to investigate variations in the PAX6 gene, and potential modifying genes involved in the phenotypic variations observed in individuals affected by CA. In the first article, we report an individual with total CA associated with cataract and glaucoma, where we detected a mutation not yet described in the PAX6 gene transactivation domain (c.955_958dupGACA). Since this mutation does not affect the DNA binding domains of the PAX6 protein, we suggest that this change has a dominant-negative effect. In the second article, we attempted to identify candidate modifying genes using an in silico approach with researches in cured banks of genes and phenotypes, literature review and bioinformatics tools for expression evaluations and predicted protein networks. We evaluated genes related to cataract expression, since this anomaly is frequently associated with CA and we identified five potential modifier genes: GJA3, GJA8, MIP, CRYAA, and CRYBB3. These genes are involved in the transport of metabolites between cells such as GJA3, GJA8 and MIP and structural components such as CRYAA and CRYBB3. Both groups have great importance in the maintenance of crystalline transparency and mutations in these genes have also been related to other abnormalities associated with CA, such as microcornea, microphthalmia and glaucoma. We suggest that variations in these genes are 14 candidates to be investigated for their influence on the phenotypic expressivity of CA individuals by mutations in PAX6. In the third article, we investigated a polymorphism in the TP53 gene (rs1042522), and another in its main regulator, MDM2 (rs2279744) in individuals with CA, with and without associated cataract. The potential role of genes in the apoptosis pathway during lens development has been suggested in the literature. The genotype and allelic frequencies of the polymorphism within TP53 between affected individual by CA without cataract (n = 12; CC: 0; CG: 66.7%; GG: 33.3%; C: 33.3% and G: 66.6%) and affected individuals by CA and cataract (n = 17; CC: 23.5%; CG: 41.2% and GG: 35.3%; C: 44.1% and G: 55.9%) were not different (p = 0,22 and p = 1). The same was observed regarding the polymorphism in MDM2, where no difference was found between the genotypic and allelic frequencies of the group affected by CA without cataract (n = 12; TT: 16.7%; TG: 50% and GG: 33.3%; T: 41,7% and G: 58,3%) and affected group by CA and cataract (n = 17; TT: 41.2%; TG: 35.3% and GG: 23.5%; T: 55.9% and G: 44.1%; p = 0,453 and p = 0,350). However, our conclusions are limited because of our small sample size. In conclusion, the data presented in this thesis confirm the great molecular complexity of CA and the importance of investigating phenotype-modifying factors, in order to assist the management and in future research on the development of drugs and therapies that may reverse clinical losses, or inhibit the progression of these in the affected individuals.