944 resultados para Genomic imprinting


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Eukaryotic DNA m5C methyltransferases (MTases) play a major role in many epigenetic regulatory processes like genomic imprinting, X-chromosome inactivation, silencing of transposons and gene expression. Members of the two DNA m5C MTase families, Dnmt1 and Dnmt3, are relatively well studied and many details of their biological functions, biochemical properties as well as interaction partners are known. In contrast, the biological functions of the highly conserved Dnmt2 family, which appear to have non-canonical dual substrate specificity, remain enigmatic despite the efforts of many researchers. The genome of the social amoeba Dictyostelium encodes Dnmt2-homolog, the DnmA, as the only DNA m5C MTase which allowed us to study Dnmt2 function in this organism without interference by the other enzymes. The dnmA gene can be easily disrupted but the knock-out clones did not show obvious phenotypes under normal lab conditions, suggesting that the function of DnmA is not vital for the organism. It appears that the dnmA gene has a low expression profile during vegetative growth and is only 5-fold upregulated during development. Fluorescence microscopy indicated that DnmA-GFP fusions were distributed between both the nucleus and cytoplasm with some enrichment in nuclei. Interestingly, the experiments showed specific dynamics of DnmA-GFP distribution during the cell cycle. The proteins colocalized with DNA in the interphase and were mainly removed from nuclei during mitosis. DnmA functions as an active DNA m5C MTase in vivo and is responsible for weak but detectable DNA methylation of several regions in the Dictyostelium genome. Nevertheless, gel retardation assays showed only slightly higher affinity of the enzyme to dsDNA compared to ssDNA and no specificity towards various sequence contexts, although weak but detectable specificity towards AT-rich sequences was observed. This could be due to intrinsic curvature of such sequences. Furthermore, DnmA did not show denaturant-resistant covalent complexes with dsDNA in vitro, although it could form covalent adducts with ssDNA. Low binding and methyltransfer activity in vitro suggest the necessity of additional factor in DnmA function. Nevertheless, no candidates could be identified in affinity purification experiments with different tagged DnmA fusions. In this respect, it should be noted that tagged DnmA fusion preparations from Dictyostelium showed somewhat higher activity in both covalent adduct formation and methylation assays than DnmA expressed in E.coli. Thus, the presence of co-purified factors cannot be excluded. The low efficiency of complex formation by the recombinant enzyme and the failure to define interacting proteins that could be required for DNA methylation in vivo, brought up the assumption that post-translational modifications could influence target recognition and enzymatic activity. Indeed, sites of phosphorylation, methylation and acetylation were identified within the target recognition domain (TRD) of DnmA by mass spectrometry. For phosphorylation, the combination of MS data and bioinformatic analysis revealed that some of the sites could well be targets for specific kinases in vivo. Preliminary 3D modeling of DnmA protein based on homology with hDNMT2 allowed us to show that several identified phosphorylation sites located on the surface of the molecule, where they would be available for kinases. The presence of modifications almost solely within the TRD domain of DnmA could potentially modulate the mode of its interaction with the target nucleic acids. DnmA was able to form denaturant-resistant covalent intermediates with several Dictyostelium tRNAs, using as a target C38 in the anticodon loop. The formation of complexes not always correlated with the data from methylation assays, and seemed to be dependent on both sequence and structure of the tRNA substrate. The pattern, previously suggested by the Helm group for optimal methyltransferase activity of hDNMT2, appeared to contribute significantly in the formation of covalent adducts but was not the only feature of the substrate required for DnmA and hDNMT2 functions. Both enzymes required Mg2+ to form covalent complexes, which indicated that the specific structure of the target tRNA was indispensable. The dynamics of covalent adduct accumulation was different for DnmA and different tRNAs. Interestingly, the profiles of covalent adduct accumulation for different tRNAs were somewhat similar for DnmA and hDNMT2 enzymes. According to the proposed catalytic mechanism for DNA m5C MTases, the observed denaturant-resistant complexes corresponded to covalent enamine intermediates. The apparent discrepancies in the data from covalent complex formation and methylation assays may be interpreted by the possibility of alternative pathways of the catalytic mechanism, leading not to methylation but to exchange or demethylation reactions. The reversibility of enamine intermediate formation should also be considered. Curiously, native gel retardation assays showed no or little difference in binding affinities of DnmA to different RNA substrates and thus the absence of specificity in the initial enzyme binding. The meaning of the tRNA methylation as well as identification of novel RNA substrates in vivo should be the aim of further experiments.

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Aberrant methylation of seven potential binding sites of the CTCF factor in the differentially methylated region upstream of the H19 gene (H19-DMR) has been suggested as critical for the regulation of IGF2 and H19 imprinted genes. In this study, we analyzed the allele-specific methylation pattern of CTCF binding sites 5 and 6 using methylationsensitive restriction enzyme PCR followed by RFLP analysis in matched tumoral and lymphocyte DNA from head-and-neck squamous cell carcinoma (HNSCC) patients, as well as in lymphocyte DNA from control individuals who were cancer-free. The monoallelic methylation pattern was maintained in CTCF binding site 5 in 22 heterozygous out of 91 samples analyzed. Nevertheless, a biallelic methylation pattern was detected in CTCF binding site 6 in a subgroup of HNSCC patients as a somatic acquired feature of tumor cells. An atypical biallelic methylation was also observed in both tumor and lymphocyte DNA from two patients, and at a high frequency in the control group (29 out of 64 informative controls). Additionally, we found that the C/T transition detected by HhaI RFLP suppressed one dinucleotide CpG in critical CTCF binding site 6, of a mutation showing polymorphic frequencies. Although a heterogeneous methylation pattern was observed after DNA sequencing modified by sodium bisulfite, the biallelic methylation pattern was confirmed in 9 out of 10 HNSCCs. These findings are likely to be relevant in the epigenetic regulation of the DMR, especially in pathological conditions in which the imprinting of IGF2 and H19 genes is disrupted.

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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

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The genome of multicellular organisms shows a ruge index of RNA transcripts that are not protein coding. These ncRNAs act in housekeeping and genic regulation, as well in signaling and cell differentiation, crucial events to embryonic and ontogenetic development. Moreover, another events require the orderly expression these transcripts, as in cromossomic inactivation and genomic imprinting process, and their fail may cause several syndromes, malformations, illness and even death of affected individual. This review focus is to present the main acting pathways of ncRNAs already studied, as well to introduce the actual landscape of Dapper gene cluster and its performance in vertebrate development.

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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

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Background Balkan endemic nephropathy (BEN) represents a chronic progressive interstitial nephritis in striking correlation with uroepithelial tumours of the upper urinary tract. The disease has endemic distribution in the Danube river regions in several Balkan countries. DNA methylation is a primary epigenetic modification that is involved in major processes such as cancer, genomic imprinting, gene silencing, etc. The significance of CpG island methylation status in normal development, cell differentiation and gene expression is widely recognized, although still stays poorly understood. Methods We performed whole genome DNA methylation array analysis on DNA pool samples from peripheral blood from 159 affected individuals and 170 healthy individuals. This technique allowed us to determine the methylation status of 27 627 CpG islands throughout the whole genome in healthy controls and BEN patients. Thus we obtained the methylation profile of BEN patients from Bulgarian and Serbian endemic regions. Results Using specifically developed software we compared the methylation profiles of BEN patients and corresponding controls and revealed the differently methylated regions. We then compared the DMRs between all patient-control pairs to determine common changes in the epigenetic profiles. SEC61G, IL17RA, HDAC11 proved to be differently methylated throughout all patient-control pairs. The CpG islands of all 3 genes were hypomethylated compared to controls. This suggests that dysregulation of these genes involved in immunological response could be a common mechanism in BEN pathogenesis in both endemic regions and in both genders. Conclusion Our data propose a new hypothesis that immunologic dysregulation has a place in BEN etiopathogenesis. Keywords: Epigenetics; Whole genome array analysis; Balkan endemic nephropathy

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Placental formation and genomic imprinting are two important features of embryonic development in placental mammals. Genetic studies have demonstrated that imprinted genes play a prominent role in regulating placental formation. In marsupials, mice and humans, the paternally derived X chromosome is preferentially inactivated in the placental tissues of female embryos. This special form of genomic imprinting may have evolved under the same selective forces as autosomal imprinted genes. This chromosomal imprinting phenomenon predicts the existence of maternally expressed X-linked genes that regulate placental development.^ In this study, an X-linked homeobox gene, designated Esx1 has been isolated. During embryogenesis, Esx1 was expressed in a subset of placental tissues and regulates formation of the chorioallantoic placenta. Esx1 acted as an imprinted gene. Heterozygous female mice that inherit an Esx1-null allele from their father developed normally. However, heterozygous females that inherit the Esx1 mutation from their mother were born 20% smaller than normal and had an identical phenotype to hemizygous mutant males and homozygous mutant females. Surprisingly, although Esx1 mutant embryos were initially comparable in size to wild-type controls at 13.5 days post coitum (E13.5) their placentas were significantly larger (51% heavier than controls). Defects in the morphogenesis of the labyrinthine layer were observed as early as E11.5. Subsequently, vascularization abnormalities developed at the maternal-fetal interface, causing fetal growth retardation. These results identify Esx1 as the first essential X-chromosome-imprinted regulator of placental development that influences fetal growth and may have important implications in understanding human placental insufficiency syndromes such as intrauterine growth retardation (IUGR). ^

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The Darwin theory of evolution by natural selection is based on three principles: (a) variation; (b) inheritance; and (c) natural selection. Here, I take these principles as an excuse to review some topics related to the future research prospects in Animal Breeding. With respect to the first principle I describe two forms of variation different from mutation that are becoming increasingly important: variation in copy number and microRNAs. With respect to the second principle I comment on the possible relevance of non-mendelian inheritance, the so-called epigenetic effects, of which the genomic imprinting is the best characterized in domestic species. Regarding selection principle I emphasize the importance of selection for social traits and how this could contribute to both productivity and animal welfare. Finally, I analyse the impact of molecular biology in Animal Breeding, the achievements and limitations of quantitative trait locus and classical marker-assisted selection and the future of genomic selection

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Hybrid mice carrying oncogenic transgenes afford powerful systems for investigating loss of heterozygosity (LOH) in tumors. Here, we apply this approach to a neoplasm of key importance in human medicine: mammary carcinoma. We performed a whole genome search for LOH using the mouse mammary tumor virus/v-Ha-ras mammary carcinoma model in female (FVB/N × Mus musculus castaneus)F1 mice. Mammary tumors developed as expected, as well as a few tumors of a second type (uterine leiomyosarcoma) not previously associated with this transgene. Genotyping of 94 anatomically independent tumors revealed high-frequency LOH (≈38%) for markers on chromosome 4. A marked allelic bias was observed, with M. musculus castaneus alleles almost exclusively being lost. No evidence of genomic imprinting effects was noted. These data point to the presence of a tumor suppressor gene(s) on mouse chromosome 4 involved in mammary carcinogenesis induced by mutant H-ras expression, and for which a significant functional difference may exist between the M. musculus castaneus and FVB/N alleles. Provisional subchromosomal localization of this gene, designated Loh-3, can be made to a distal segment having syntenic correspondence to human chromosome 1p; LOH in this latter region is observed in several human malignancies, including breast cancers. Evidence was also obtained for a possible second locus associated with LOH with less marked allele bias on proximal chromosome 4.

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Recent investigations have shown that the maintenance of genomic imprinting of the murine insulin-like growth factor 2 (Igf2) gene involves at least two factors: the DNA (cytosine-5-)-methyltransferase activity, which is required to preserve the paternal specific expression of Igf2, and the H19 gene (lying 90 kb downstream of Igf2 gene), which upon inactivation leads to relaxation of the Igf2 imprint. It is not yet clear how these two factors are related to each other in the process of maintenance of Igf2 imprinting and, in particular, whether the latter is acting through cis elements or whether the H19 RNA itself is involved. By using Southern blots and the bisulfite genomic-sequencing technique, we have investigated the allelic methylation patterns (epigenotypes) of the Igf2 gene in two strains of mouse with distinct deletions of the H19 gene. The results show that maternal transmission of H19 gene deletions leads the maternal allele of Igf2 to adopt the epigenotype of the paternal allele and indicate that this phenomenon is influenced directly or indirectly by the H19 gene expression. More importantly, the bisulfite genomic-sequencing allowed us to show that the methylation pattern of the paternal allele of the Igf2 gene is affected in trans by deletions of the active maternal allele of the H19 gene. Selection during development for the appropriate expression of Igf2, dosage-dependent factors that bind to the Igf2 gene, or methylation transfer between the parental alleles could be involved in this trans effect.

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Parcela considerável de pacientes com distúrbios de crescimento não têm a causa de seus quadros clínicos estabelecida, incluindo aproximadamente 50% dos pacientes com diagnóstico clínico de síndrome de Silver−Russell (SRS) e 10-20% dos pacientes com síndrome de Beckwith-Wiedemann (BWS). O objetivo deste estudo foi investigar as causas genéticas e epigenéticas de distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida, numa contribuição para o entendimento de mecanismos que regulam o crescimento. O estudo compreendeu: (1) a investigação de microdesequilíbrios cromossômicos, por aCGH; (2) a análise do perfil de expressão alelo-específica de genes sujeitos a imprinting (IG), por pirossequenciamento (PSQ) ou sequenciamento de Sanger; (3) a investigação do padrão de metilação global em pacientes com restrição de crescimento, utilizando microarray de metilação. A casuística constituiu-se de 41 pacientes não aparentados, com distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida: (1) 25, com hipótese diagnóstica de SRS; (2) seis, com restrição de crescimento intrauterino e peso ao nascimento abaixo do 10º percentil, associados a outros sinais clínicos; (3) sete, com hipótese diagnóstica de BWS; e (4) três, com macrossomia pré-natal ou pós-natal, associada a outros sinais. A investigação de microdesequilíbrios cromossômicos foi realizada em 40 pacientes. Foram detectadas 58 variantes raras em 30/40 pacientes (75%): 40 foram consideradas provavelmente benignas (18 pacientes, 45%), 12, com efeito patogênico desconhecido (11 pacientes, 27,5%), duas, provavelmente patogênicas (um paciente, 2,5%) e quatro, patogênicas (três pacientes, 7,5%). Essas frequências são comparáveis àquelas descritas em estudos que investigaram CNV em grupos de pacientes com distúrbios de crescimento e outras alterações congênitas, incluindo SRS, e mostram a importância da investigação de microdesequilíbrios cromossômicos nesses pacientes. A diversidade dos microdesequilíbrios cromossômicos identificados é reflexo da heterogeneidade clínica das casuísticas. Neste estudo, muitos dos pacientes com hipótese diagnóstica de SRS e BWS apresentavam sinais clínicos atípicos, explicando a ausência neles das alterações (epi)genéticas que causam essas síndromes. A identificação de CNV características de outras síndromes reflete a sobreposição de sinais clínicos com BWS e SRS. A análise do perfil de expressão alelo-específica de IG foi realizada em um subgrupo de 18 pacientes com restrição de crescimento. Trinta IG com função em proliferação celular, crescimento fetal ou neurodesenvolvimento foram inicialmente selecionados. Após seleção de SNP transcritos com alta frequência na população, genotipagem de pacientes, genitores e indivíduos controle, determinação da expressão dos IG em sangue periférico e seu padrão de expressão (mono ou bialélico), 13 IG, expressos no sangue, tiveram a expressão alelo-específica avaliada, sete deles por PSQ e seis por sequenciamento de Sanger. Alterações no perfil de expressão de dois genes, de expressão normalmente paterna, foram detectadas em 4/18 pacientes (22%). Este estudo é o primeiro a utilizar pirossequenciamento e sequenciamento de Sanger na avaliação do perfil de expressão alelo-específica de IG, em pacientes com restrição de crescimento. Apesar de terem limitações, ambas as técnicas mostraram-se robustas e revelaram alterações de expressão alélica interessantes; entretanto, a relação dessas alterações com o quadro clínico dos pacientes permanece por esclarecer. A investigação da metilação global do DNA foi realizada em subgrupo de 21 pacientes com restrição de crescimento e em 24 indivíduos controle. Dois tipos de análise foram realizados: (1) análise diferencial de grupo e (2) análise diferencial individual. Na primeira análise, em que foi comparado o padrão de metilação do grupo de pacientes com quadro clínico sugestivo de SRS (n=16) com o do grupo controle (n=24), não houve indicação de hipo ou hipermetilação global no grupo SRS. Na segunda análise, foi comparado o padrão de metilação de cada um dos 21 pacientes com restrição de crescimento e dos 24 indivíduos controle, com o padrão de metilação do grupo controle. O número médio de CpG hipermetilados e de segmentos diferencialmente metilados (SDM) foi significativamente maior nos pacientes. Foram identificados 82 SDM hipermetilados, estando 57 associados a gene(s) (69,5%), em 16 pacientes, e 51 SDM hipometilados, 41 deles associados a gene(s) (80,4%), em 10 pacientes. A análise de ontologia genética dos 61 genes associados aos SDM hipo ou hipermetilados nos pacientes destacou genes que atuam no desenvolvimento e na morfogênese do sistema esquelético e de órgãos fetais, e na regulação da transcrição gênica e de processos metabólicos. Alterações de metilação em genes que atuam em processos de proliferação e diferenciação celulares e crescimento foram identificadas em 9/20 dos pacientes (45%), sugerindo implicação clínica. Não foi detectada alteração epigenética comum aos pacientes com diagnóstico clínico de SRS, explicável provavelmente pela heterogeneidade clínica. A investigação de metilação global, utilizando microarray, produziu novos dados que podem contribuir para a compreensão de mecanismos moleculares que influenciam o crescimento pré- e pós-natal. Na translocação aparentemente equilibrada - t(5;6)(q35.2;p22.3)dn, detectada em paciente com suspeita clínica de SRS, a interrupção de um gene, pela quebra no cromossomo 6, pode ser a causa do quadro clínico; alternativamente, a translocação pode ter impactado a regulação de genes de desenvolvimento localizados próximos aos pontos de quebra. A análise de expressão em sangue periférico mostrou que os níveis de cDNA do gene, interrompido pelo ponto de quebra da translocação, estavam reduzidos à metade. Além de sinais típicos da SRS, a paciente apresentava algumas características clínicas sugestivas de displasia cleidocraniana. Assim, a translocação t(5;6) pode ter alterado a interação de genes de desenvolvimento e seus elementos reguladores, levando à desregulação de sua expressão espaço-temporal, e resultando num fenótipo atípico, com características sobrepostas de mais de uma síndrome genética

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A tranferência nuclear de células somáticas (TNCS) está sendo utilizada para produzir cavalos de elite. No entanto, durante este procedimento pode ocorrer a perfuração da zona pelúcida, levando, ocasionalmente, à secção da massa celular interna, e conseqüente derivação de gêmeos monozigóticos. Além de serem relatadas alterações no processo de imprinting genômico, que conduzem ao desenvolvimento de doenças. Com a descoberta da possibilidade de reprogramar as células somáticas a um estado de pluripotência (iPSCs), estas células passaram a ser muito utilizadas em pesquisas de neurociência. Contudo, também ocorrem modificações epigenéticas durante esta reprogramação celular. Portanto, nossas hipóteses são que os gêmeos eqüinos gerados pela TNCS podem levar às irregularidades no desenvolvimento do sistema nervoso. O padrão de metilação do SNRPN nas estruturas dos fetos muares clonados, e as células iPSCs são diferentes dos padrões encontrados nos muares analisados. A expressão dos genes SNRPN, Necdin e UBE3A são maiores no cérebro, enquanto a expressão do H19 é maior nas membranas extra-embrionárias. Em nosso estudo, obtivemos duas gestações gemelares equinas derivadas da TNCS, que foram interrompidas com 40 e 60 dias de gestação, e comparados com gestações eqüinas únicas de idade similar. Diferenças no comprimento entre os embriões gêmeos foram observadas aos 40 (2.0 e 2.2 cm 10%) e aos 60 (6,5 e 8,5 cm 24%) dias de gestação. Somente o plexo coróide do quarto ventrículo apresentou-se mais desenvolvido nos fetos com maior comprimento. Ao analisarmos fetos muares clonados em diferentes idades gestacionais e compará-los com muares, nos períodos embrionário, fetal e adulto, não foi observada diferença no padrão de metilação do gene SNRPN. No entanto, na décima passagem das células iPSC o padrão de metilação alterou, em relação aos muares estudados e ao padrão observado nos fibroblastos. Ao analisarmos os fetos clonados nas diferentes idades gestacionais observou-se no cérebro menor expressão dos gene H19 e UBE3A, e maior expressão do gene SNRPN. Contudo, a expressão do gene Necdin variou entre as estruturas estudadas. Em conclusão, apesar dos gêmeos eqüinos provenientes de TNCS diferirem quanto ao tamanho, morfologicamente são iguais. Dentre as estruturas cerebrais o plexo coróide se apresentou mais desenvolvido nos fetos de maior comprimento. Os fetos muares clonados não apresentaram diferença no padrão de metilação do gene SNRPN. No entanto, as iPSCs apresentaram alteração no padrão de metilação deste gene na décima passagem. Embora os genes SNRPN, Necdin e UBE3A sejam expressos no cérebro, o SNRPN apresentou-se prevalente nessa estrutura

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A maioria dos casos de puberdade precoce central (PPC) em meninas permanece idiopática. A hipótese de uma causa genética vem se fortalecendo após a descoberta de alguns genes associados a este fenótipo, sobretudo aqueles implicados com o sistema kisspeptina (KISS1 e KISS1R). Entretanto, apenas casos isolados de PPC foram relacionados à mutação na kisspeptina ou em seu receptor. Até recentemente, a maioria dos estudos genéticos em PPC buscava genes candidatos selecionados com base em modelos animais, análise genética de pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico, ou ainda, nos estudos de associação ampla do genoma. Neste trabalho, foi utilizado o sequenciamento exômico global, uma metodologia mais moderna de sequenciamento, para identificar variantes associadas ao fenótipo de PPC. Trinta e seis indivíduos com a forma de PPC familial (19 famílias) e 213 casos aparentemente esporádicos foram inicialmente selecionados. A forma familial foi definida pela presença de mais de um membro afetado na família. DNA genômico foi extraído dos leucócitos do sangue periférico de todos os pacientes. O estudo de sequenciamento exômico global realizado pela técnica ILLUMINA, em 40 membros de 15 famílias com PPC, identificou mutações inativadoras em um único gene, MKRN3, em cinco dessas famílias. Pesquisa de mutação no MKRN3 realizada por sequenciamento direto em duas famílias adicionais (quatro pacientes) identificou duas novas variantes nesse gene. O MKRN3 é um gene de um único éxon, localizado no cromossomo 15 em uma região crítica para a síndrome de Prader Willi. O gene MKRN3 sofre imprinting materno, sendo expresso apenas pelo alelo paterno. A descoberta de mutações em pacientes com PPC familial despertou o interesse para a pesquisa de mutações nesse gene em 213 pacientes com PPC aparentemente esporádica por meio de reação em cadeia de polimerase seguida de purificação enzimática e sequenciamento automático direto (Sanger). Três novas mutações e duas já anteriormente identificadas, incluindo quatro frameshifts e uma variante missense, foram encontradas, em heterozigose, em seis meninas não relacionadas. Todas as novas variantes identificadas estavam ausentes nos bancos de dados (1000 Genomes e Exome Variant Server). O estudo de segregação familial em três dessas meninas com PPC aparentemente esporádica e mutação no MKRN3 confirmou o padrão de herança autossômica dominante com penetrância completa e transmissão exclusiva pelo alelo paterno, demonstrando que esses casos eram, na verdade, também familiares. A maioria das mutações encontradas no MKRN3 era do tipo frameshift ou nonsense, levando a stop códons prematuros e proteínas truncadas e, portanto, confirmando a associação com o fenótipo. As duas mutações missenses (p.Arg365Ser e p.Phe417Ile) identificadas estavam localizadas em regiões de dedo ou anel de zinco, importantes para a função da proteína. Além disso, os estudos in silico dessas duas variantes demonstraram patogenicidade. Todos os pacientes com mutação no MKRN3 apresentavam características clínicas e hormonais típicas de ativação prematura do eixo reprodutivo. A mediana de idade de início da puberdade foi de 6 anos nas meninas (variando de 3 a 6,5) e 8 anos nos meninos (variando de 5,9 a 8,5). Tendo em vista o fenômeno de imprinting, análise de metilação foi também realizada em um subgrupo de 52 pacientes com PPC pela técnica de MS-MLPA, mas não foram encontradas alterações no padrão de metilação. Em conclusão, este trabalho identificou um novo gene associado ao fenótipo de PPC. Atualmente, mutações inativadoras no MKRN3 representam a causa genética mais comum de PPC familial (33%). O MKRN3 é o primeiro gene imprintado associado a distúrbios puberais em humanos. O mecanismo preciso de ação desse gene na regulação da secreção de GnRH necessita de estudos adicionais

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Imprinting is an epigenetic mechanism that restrains the expression of about 100 genes to one allele depending on its parental origin. Several imprinted genes are implicated in neurodevelopmental brain disorders, such as autism, Angelman, and Prader-Willi syndromes. However, how expression of these imprinted genes is regulated during neural development is poorly understood. Here, using single and double KO animals for the transcription factors Neurogenin2 (Ngn2) and Achaete-scute homolog 1 (Ascl1), we found that the expression of a specific subset of imprinted genes is controlled by these proneural genes. Using in situ hybridization and quantitative PCR, we determined that five imprinted transcripts situated at the Dlk1-Gtl2 locus (Dlk1, Gtl2, Mirg, Rian, Rtl1) are upregulated in the dorsal telencephalon of Ngn2 KO mice. This suggests that Ngn2 influences the expression of the entire Dlk1-Gtl2 locus, independently of the parental origin of the transcripts. Interestingly 14 other imprinted genes situated at other imprinted loci were not affected by the loss of Ngn2. Finally, using Ngn2/Ascl1 double KO mice, we show that the upregulation of genes at the Dlk1-Gtl2 locus in Ngn2 KO animals requires a functional copy of Ascl1. Our data suggest a complex interplay between proneural genes in the developing forebrain that control the level of expression at the imprinted Dlk1-Gtl2 locus (but not of other imprinted genes). This raises the possibility that the transcripts of this selective locus participate in the biological effects of proneural genes in the developing telencephalon.

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Epigenetics is the study of heritable changes in gene expression that occur without changes in DNA sequence. It has a role in determining when and where a gene is expressed during development. Perhaps the most well known epigenetic mechanism is DNA methylation whereby cytosines at position 5 in CpG dinucleotides are methylated. Histone modification is another form of epigenetic control, which is quite complex and diverse. Histones and DNA make up the nucleosome which is the structural unit of chromatin which are involved in packaging DNA. Apart from the crucial role epigenetics plays in embryonic development, transcription, chromatin structure, X chromosome inactivation and genomic imprinting, its role in an increasing number of human diseases is more and more recognized. These diseases include cancer, and lung cancer in particular has been increasingly studied for the potential biological role of epigenetic changes with the promise of better and novel diagnostic and therapeutic tools.