Estudo da variabilidade da região promotora do gene PAX3 e sua influência na pigmentação humana

Abstract

A pigmentação humana varia de maneira marcante entre as diferentes populações, sendo que por trás desta variação há uma rede complexa de genes. Um destes genes é o PAX3, que está envolvido na proliferação, migração e diferenciação dos melanoblastos (células precursoras dos melanócitos) da crista neural para a pele, folículos pilosos e olhos. O objetivo desse trabalho foi verificar a variabilidade molecular da região 5’ UTR do gene PAX3 e sua possível associação com fenótipos de pigmentação (cor de pele, olhos e cabelos) em uma amostra da população brasileira. Foram analisados 108 indivíduos (54 gaúchos e 54 baianos) classificados qualitativamente em 5 categorias para cor de olhos e 4 categorias para cor dos cabelos. Para a cor da pele, o índice de melanina foi medido por um espectrofotômetro de reflectância, cuja escala de cor varia de 20 a 100. Inicialmente, foi feito o desenho dos primers específicos para amplificar a região de interesse do PAX3, que foi posteriormente sequenciada. Foram encontradas 4 mutações já descritas (rs28945085, rs16863657, rs10193524 e rs45487501) e uma mutação nova (posição chr2:223164038-223164039). As frequências alélicas e genotípicas estavam em Equilíbrio de Hardy-Weinberg. Na análise de associação, somente o polimorfismo rs45487501 foi associado com cor de cabelo (χ2 = 9,004; p= 0,03). O polimorfismo rs45487501, por sua vez, embora não associado até o momento com nenhum fenótipo de pigmentação, está reportado no banco de dados MSV3d (database of human MisSense Variants mapped to 3D protein structure) como uma alteração de base única que leva a alterações na estrutura 3D da proteína PAX3. Vale ressaltar que este SNP está localizado na região 5´UTR do gene e esta pode envolver segmentos e sítios com outras funções antes do que regulatórias. Sendo assim, é provável que esta mutação esteja envolvida na geração de variabilidade no fenótipo de coloração de cabelos nos indivíduos amostrados. Ainda que o gene PAX3 já tenha sido amplamente associado a condições patológicas que levam a alterações na cor dos cabelos em humanos (exemplo, Síndrome de Waardenburg), e nos padrões de manchas nos pelos dos equinos, nosso trabalho é o primeiro a evidenciar a associação entre uma mutação deste gene e um fenótipo de pigmentação de cabelos normal.

The human pigmentation varies markedly among populations, and behind this variation there is a complex web of genes. One of these genes is the PAX3, which is involved in the proliferation, migration and differentiation of melanoblasts (melanocyte precursor cells), from the neural crest to skin, hair follicles and eyes. The main objective of this study was to investigate the molecular variability of the 5’UTR region of the PAX3 and its possible association with phenotypes of pigmentation (skin, eyes and hair color) in two Brazilian samples. We analyzed 108 individuals (54 from Rio Grande do Sul and 54 from Bahia), qualitatively classified into 5 and 4 categories for eyes and hair color, respectively. For the skin color, the level of melanin was measured by a reflectance spectrophotometer whose color scale ranges from 20 to 100. Initially, specific primers were designed to amplify the region of interest of PAX3, which was sequenced. Four mutations already described (rs28945085, rs16863657, rs10193524 and rs45487501), as well as a new mutation (chr2 position: 223164038-223164039) were found. Allelic and genotype frequencies were in Hardy-Weinberg equilibrium. The association analysis revealed that only the rs45487501 polymorphism was associated with hair color (χ2 = 9.004, p =0.03). The polymorphism rs45487501, on the other hand, although not yet associated with any pigmentation phenotype, is reported in the database MSV3d (database of human MisSense Variants mapped to 3D protein structure), as a substitution that promotes alterations in 3D structure of the PAX3. It is noteworthy that this SNP is located at 5 'UTR gene region, which can involve segments and sites with other functions rather than regulatory. Thus, this mutation is likely to be involved in the generation of the hair color variability in our sample. Although the PAX3 gene has already been widely associated with pathological conditions that lead to changes in hair color in humans (for instance, Waardenburg syndrome), and patterns of spots in equines, our work is the first to show association between this SNP and the normal hair phenotype pigmentation.