Fate of a redundant gamma-globin gene in the atelid clade of New World monkeys: implications concerning fetal globin gene expression.

Conclusive evidence was provided that gamma 1, the upstream of the two linked simian gamma-globin loci (5'-gamma 1-gamma 2-3'), is a pseudogene in a major group of New World monkeys. Sequence analysis of PCR-amplified genomic fragments of predicted sizes revealed that all extant genera of the platyrrhine family Atelidae [Lagothrix (woolly monkeys), Brachyteles (woolly spider monkeys), Ateles (spider monkeys), and Alouatta (howler monkeys)] share a large deletion that removed most of exon 2, all of intron 2 and exon 3, and much of the 3' flanking sequence of gamma 1. The fact that two functional gamma-globin genes were not present in early ancestors of the Atelidae (and that gamma 1 was the dispensible gene) suggests that for much or even all of their evolution, platyrrhines have had gamma 2 as the primary fetally expressed gamma-globin gene, in contrast to catarrhines (e.g., humans and chimpanzees) that have gamma 1 as the primary fetally expressed gamma-globin gene. Results from promoter sequences further suggest that all three platyrrhine families (Atelidae, Cebidae, and Pitheciidae) have gamma 2 rather than gamma 1 as their primary fetally expressed gamma-globin gene. The implications of this suggestion were explored in terms of how gene redundancy, regulatory mutations, and distance of each gamma-globin gene from the locus control region were possibly involved in the acquisition and maintenance of fetal, rather than embryonic, expression.

Mutações inativadoras no gene MKRN3 são causa de puberdade precoce central familial

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

Gene cloning, molecular modeling, and phylogenetics of serine protease P32 and serine carboxypeptidase SCP1 from nematophagous fungi Pochonia rubescens and Pochonia chlamydosporia

The fungi Pochonia chlamydosporia and Pochonia rubescens are parasites of nematode eggs and thus are biocontrol agents of nematodes. Proteolytic enzymes such as the S8 proteases VCP1 and P32, secreted during the pathogenesis of nematode eggs, are major virulence factors in these fungi. Recently, expression of these enzymes and of SCP1, a new putative S10 carboxypeptidase, was detected during endophytic colonization of barley roots by these fungi. In our study, we cloned the genomic and mRNA sequences encoding P32 from P. rubescens and SCP1 from P. chlamydosporia. P32 showed a high homology with the serine proteases Pr1A from the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae and VCP1 from P. chlamydosporia (86% and 76% identity, respectively). However, the catalytic pocket of P32 showed differences in the amino acids of the substrate-recognition sites compared with the catalytic pockets of Pr1A and VCP1 proteases. Phylogenetic analysis of P32 suggests a common ancestor with protease Pr1A. SCP1 displays the characteristic features of a member of the S10 family of serine proteases. Phylogenetic comparisons show that SCP1 and other carboxypeptidases from filamentous fungi have an origin different from that of yeast vacuolar serine carboxypeptidases. Understanding protease genes from nematophagous fungi is crucial for enhancing the biocontrol potential of these organisms.

Whole-exome sequencing reveals ZNF408 as a new gene associated with autosomal recessive retinitis pigmentosa with vitreal alterations

Retinitis pigmentosa (RP) is a group of progressive inherited retinal dystrophies that cause visual impairment as a result of photoreceptor cell death. RP is heterogeneous, both clinically and genetically making difficult to establish precise genotype–phenotype correlations. In a Spanish family with autosomal recessive RP (arRP), homozygosity mapping and whole-exome sequencing led to the identification of a homozygous mutation (c.358_359delGT; p.Ala122Leufs*2) in the ZNF408 gene. A screening performed in 217 additional unrelated families revealed another homozygous mutation (c.1621C>T; p.Arg541Cys) in an isolated RP case. ZNF408 encodes a transcription factor that harbors 10 predicted C2H2-type fingers thought to be implicated in DNA binding. To elucidate the ZNF408 role in the retina and the pathogenesis of these mutations we have performed different functional studies. By immunohistochemical analysis in healthy human retina, we identified that ZNF408 is expressed in both cone and rod photoreceptors, in a specific type of amacrine and ganglion cells, and in retinal blood vessels. ZNF408 revealed a cytoplasmic localization and a nuclear distribution in areas corresponding with the euchromatin fraction. Immunolocalization studies showed a partial mislocalization of the p.Arg541Cys mutant protein retaining part of the WT protein in the cytoplasm. Our study demonstrates that ZNF408, previously associated with Familial Exudative Vitreoretinopathy (FEVR), is a new gene causing arRP with vitreous condensations supporting the evidence that this protein plays additional functions into the human retina.

The regulation of Hox gene expression during animal development

Hox genes encode a family of transcriptional regulators that elicit distinct developmental programmes along the head-to-tail axis of animals. The specific regional functions of individual Hox genes largely reflect their restricted expression patterns, the disruption of which can lead to developmental defects and disease. Here, we examine the spectrum of molecular mechanisms controlling Hox gene expression in model vertebrates and invertebrates and find that a diverse range of mechanisms, including nuclear dynamics, RNA processing, microRNA and translational regulation, all concur to control Hox gene outputs. We propose that this complex multi-tiered regulation might contribute to the robustness of Hox expression during development.