Variações genômicas estruturais : mecanismos relacionados à rearranjos croossômicos

Abstract

6 RESUMO Rearranjos cromossômicos estruturais são uma parte normal da variação no genoma humano, mas algumas classes de rearranjos podem causar síndromes de malformações e/ou deficiência intelectual. Rearranjos estruturais surgem em células pré-meióticas, meióticas, ou pós-zigóticas e, na maioria dos casos, o tempo da sua formação é desconhecido. A abordagem clássica de formação de um rearranjo estrutural propõe a ocorrência aleatória de pontos de quebra, com a união das pontas quebradas. No entanto, tem sido sugerida a existência de segmentos cromossômicos que são mais suscetíveis à formação de rearranjos do genoma. Esta distribuição não-aleatória de pontos de quebra pode ser um reflexo de características moleculares estruturais, com atributos específicos do DNA ou cromatina em certos segmentos cromossômicos, levando-os à reorganização genômica. Este trabalho aborda a caracterização de cinco tipos diferentes de deleções (3q11.2q13.31; 6p24.3p22.3 e 18q21.2q23) e duplicações (8q24.13q24.3 e 18p11.32p11.21) cromossômicas. Também explora os mecanismos moleculares de suas formações. Os métodos aplicados incluíram bandamento cromossômico, hibridização in situ por fluorescência (FISH), e hibridação genômica comparativa baseada em microarranjo (array-CGH). A determinação de pontos de quebra cromossômicos revelou os caminhos para a formação dos rearranjos recorrentes e não recorrentes e permitiu reconhecer quais genes foram interrompidos, fundidos, e/ou, eventualmente, desregulados por cada variação estrutural. As características estruturais e arquitetônicas dos segmentos rearranjados mostraram tipos distintos de variações estruturais e mecanismos distintos de origem, levando a doenças causadas por rearranjos, sendo duas de novo (del6p24.3p22.3 e inv del18q21.2q23) e duas herdadas (del3q11.2q13.31 e invdup8q24. 13q24.3). Nossos dados sugerem que, quando avaliados com métodos citogenômicos suficientemente sensíveis, uma identificação correta das regiões críticas é viável e leva a uma maior compreensão dos efeitos de rearranjos cromossômicos presentes em indivíduos com fenótipos clinicamente relevantes. Estes dados também contribuem para a compreensão das características, funcionalidades, e plasticidade do nosso genoma. Juntos, estes dados trazem informações importantes para uma melhor compreensão sobre os fatores de risco para a formação de deleções e duplicações genômicas, sobre a origem dos rearranjos cromossômicos e sobre os principais genes responsáveis por determinadas malformações congênitas.

Chromosomal structural rearrangements are a normal part of variation in the human genome, but some classes of rearrangements can cause malformation syndromes and/or intellectual disabilities. Structural Rearrangements arises in premeiotic, meiotic, or postzygotic cells, and in most cases the timing of its formation is not known. The classical approach of forming structural rearrangement proposes the random occurrence of breakpoints, with the junction of the broken ends. However, it has been suggested the existence of chromosomal segments which are most susceptible to the formation of the genome rearrangements. This non-random distribution of breakpoints may be a reflect of the molecular structure characteristics with specific attributes in DNA or chromatin in certain chromosome segments, taking these to a genomic reorganization. This work covers the characterization of five different types of chromosomal deletions (3q11.2q13.31; 6p24.3p22.3 and 18q21.2q23) and duplications (8q24.13q24.3 and 18p11.32p11.21). It also explores the molecular mechanisms of its formation. The methods applied included chromosome banding, fluorescence in situ hybridization (FISH), and array comparative genome hybridization (array-CGH). Chromosome breakpoint determination revealed pathways to recurrent and non-recurrent chromosome rearrangements and allowed to recognize which genes were disrupted, fused, and/or possibly misregulated by each structural variation. The structural and architectural features of the rearranged segments showed distinct types of structural variations and distinct mechanisms of origin, leading to 2 de novo (del6p24.3p22.3 and inv del18q21.2q23) and 2 inherited (del3q11.2q13.31 and invdup8q24.13q24.3) disease causing rearrangements. Our data suggest that, when assessed with sufficiently sensitive cytogenomic methods, a reliable identification of structural variation regions is feasible and leads to a greater understanding of the effects of chromosome rearrangements present in individuals with clinically relevant phenotypes. This data also contributes to the understanding of the characteristics, features, and plasticity of our genome. Together, this data points to risk factors for genomic deletions and duplications formation, to the origin of chromosome rearrangements and to key genes responsible for congenital malformations.