99 resultados para Breakpoint
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Microsatellites are important highly polymorphic genetic markers dispersed in the human genome. Using a panel of 22 (CA)n repeat microsatellite markers mapped to recurrent breakpoint cluster regions specifically involved in leukemia, we investigated 114 adult leukemias (25 acute lymphocytic leukemia [ALL], 32 acute myeloid leukemia [AML], 36 chronic lymphocytic leukemia [CLL], and 21 chronic myeloid leukemia [CML] in chronic phase) for somatic mutations at these loci. In each patient, DNA from fresh leukemia samples was analyzed alongside normal constitutive DNA from buccal epithelium. We detected loss of heterozygosity (LOH) in 81 of 114 patients (ALL 16/25, AML 25/32, CLL 30/36, CML 10/21). Deletions were most often seen in ALL at 11q23 and 19p13; in AML at 8q22 and 11q23; in CLL at 13q14.3, 11q13, and 11q23; and in CML at 3q26. Only six deletions were reported in 74 karyotypes analyzed, whereas in these same cases, 91 LOH events were detected by microsatellites. Of 26 leukemias with a normal karyotype, 16 nevertheless showed at least one LOH by microsatellite analysis. Replication errors were found in 10 of 114 patients (8.8%). Thus, microsatellite instability is rare in leukemia in contrast to many solid tumors. Our findings suggest that in adult leukemia, LOH may be an important genetic event in addition to typical chromosomal translocations. LOH may point to the existence of tumor suppressor genes involved in leukemogenesis to a degree that has hitherto been underestimated.
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We have identified chromosome regions that may be sites of genes activated as a result of chromosomal rearrangements observed in 61 of the 86 skin tumors referenced in the literature. The data showed that most of the breakpoints were distributed throughout the genome and some tended to cluster. Highest frequencies of breakpoints were observed in chromosomes with high relative length, except chromosomes 14 and 15 that were more often affected in malignant tumors, despite their size. Our work provides a starting point for more detailed studies that may allow identification of these genes as important keys in the development and progression of skin cancers. (C) Elsevier B.V., 1997.
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Comparative fluorescence in situ hybridization (FISH) mapping revealed four large DNA segments which have been conserved in their entirety between human chromosome 3 and Bornean orangutan chromosome 2 as well as three evolutionary breakpoints which distinguish between the human and Bornean orangutan chromosome forms. Examination of the structural and functional features of evolutionary breakpoints provides new insights into the possible effects of evolutionary rearrangements on genome function and the relationship between human chromosome pathology and evolution. FISH of human BAC clones which were assesssed in human genomic sequence to primate chromosomes, combined with precise breakpoint localizations by polymerase chain reaction (PCR) analysis of flow-sorted chromosomes and in silico analysis, were used to characterize the evolutionary breakpoints. None of the three breakpoints studied disrupts a validated gene(s), however they are all associated with segmental duplications. At least eleven DNA segments (&a
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Proteins such as the product of the breakpoint cluster region, chimaerin, and the Src homology 3-binding protein 3BP1, are GTPase activating proteins (GAPs) for members of the Rho subfamily of small GTP-binding proteins (G proteins or GTPases). A 200-residue region, named the breakpoint cluster region-homology (BH) domain, is responsible for the GAP activity. We describe here the crystal structure of the BH domain from the p85 subunit of phosphatidylinositol 3-kinase at 2.0 Å resolution. The domain is composed of seven helices, having a previously unobserved arrangement. A core of four helices contains most residues that are conserved in the BH family. Their packing suggests the location of a G-protein binding site. This structure of a GAP-like domain for small GTP-binding proteins provides a framework for analyzing the function of this class of molecules.
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The majority of translocations involving BCL2 are very narrowly targeted to three breakpoint clusters evenly spaced over a 100-bp region of the gene's terminal exon. We have recently shown that the immediate upstream boundary of this major breakpoint region (mbr) is a specific recognition site for single-strand DNA (ssDNA) binding proteins on the sense and antisense strands. The downstream flank of the mbr is a helicase binding site. In this report we demonstrate that the helicase and ssDNA binding proteins show reciprocal changes in binding activity over the cell cycle. The helicase is maximally active in G1 and early S phases; the ssDNA binding proteins are maximally active in late S and G2/M phases. An inhibitor of helicase binding appears in late S and G2/M. Finally, at least one component of the helicase binding complex is the Ku antigen. Thus, a protein with helicase activity implicated in repair of double-strand breaks, variable (diversity) joining recombination, and, potentially, cell-cycle regulation is targeted to the BCL2 mbr.
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Contemporary anticancer therapies have largely improved the outcome for children with cancer, especially for Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL). Actually, between 78% and 85% of patients achieve complete remission and are alive after 5 years of therapy completion. However, as cure rates increase, new concerns about the late effects of genotoxic treatment emerge, being the risk of developing secondary neoplasias, the most serious life-threatening rising problem. In the present paper, we describe and review the cytogenetic findings in peripheral lymphocytes from ALL survivors, and discuss aspects associated to the occurrence of increased chromosome rearrangements in this growing cohort.
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Deletion of the long arm of chromosome 18 is one of the most common segmental aneusomies compatible with life and usually involves a deletion of the terminal chromosomal region. However, the mechanisms implicated in the stabilization of terminal deletions are not well understood. In this study, we analyzed a girl with moderate mental retardation who had a cytogenetically visible terminal 18q deletion. In order to characterize the breakpoint in the terminal 18q region, we used fluorescence In situ hybridization (FISH) with bacterial artificial chromosomes (BACs) and pan-telomeric probes and also the array technique based on comparative genomic hybridization (array-CGH). FISH with pan-telomeric probes revealed no signal in the terminal region of the deleted chromosome, indicating the absence of normal telomere repeat (TTAGGG)n sequences in 18q. We suggest that neo-telomere formation by chromosome healing was involved in the repair and stabilization of this terminal deletion. (C) 2010 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
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To understand the biology and evolution of ruminants, the cattle genome was sequenced to about sevenfold coverage. The cattle genome contains a minimum of 22,000 genes, with a core set of 14,345 orthologs shared among seven mammalian species of which 1217 are absent or undetected in noneutherian (marsupial or monotreme) genomes. Cattle-specific evolutionary breakpoint regions in chromosomes have a higher density of segmental duplications, enrichment of repetitive elements, and species-specific variations in genes associated with lactation and immune responsiveness. Genes involved in metabolism are generally highly conserved, although five metabolic genes are deleted or extensively diverged from their human orthologs. The cattle genome sequence thus provides a resource for understanding mammalian evolution and accelerating livestock genetic improvement for milk and meat production.
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The successful treatment of paediatric malignancies by multimodal therapy has improved outcomes for children with cancer, especially those with acute lymphoblastic leukaemia (ALL). Second malignant neoplasms, however, represent a serious complication after treatment. Depending on dosage, 2-12% of patients treated with topoisomerase II inhibitors and/or alkylating agents develop treatment-related acute myeloid leukaemia characterized by translocations at 11q23. Our goal was to study MLL rearrangements in peripheral lymphocytes using cytogenetic and molecular methods in order to evaluate the late effects of cancer therapy in patients previously treated for childhood ALL. Chromosomal rearrangements at 11q23 were analysed in cytogenetic preparations from 49 long-term ALL survivors and 49 control individuals. Patients were subdivided depending on the inclusion or omission of topoisomerase II inhibitors (VP-16 and/or VM-26) in their treatment protocol. The statistical analysis showed significant (P = 0.007) differences between the frequency of translocations observed for the groups of patients and controls. These differences were also significant (P = 0.006) when the groups of patients (independent of the inclusion of topoisomerase II inhibitors) and controls were compared (P = 0.006). The frequencies of extra signals, however, did not differ between groups of patients and controls. Several MLL translocations were detected and identified by inverse polymerase chain reaction, followed by cloning and sequencing. Thirty-five patients (81%) presented putative translocations; among those, 91% corresponded with t(4;11) (q21;q23), while the other 9% corresponded with t(11;X), t(8;11)(q23;q23) and t(11;16). Our results indicate an increase in MLL aberrations in childhood ALL survivors years after completion of therapy. The higher frequency in this cohort might be associated with therapy using anti-tumoural drugs, independent of the inclusion of topoisomerase II inhibitors. Even though the biological significance of these rearrangements needs further investigation, they demonstrate a degree of genome instability, indicating the relevance of cytogenetic and molecular studies during the follow-up of patients in complete clinical remission.
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Resistant populations of the Bacteroides fragilis group bacteria (two reference ones and two isolated from human and Callithrix penicillata marmoset) were obtained by the gradient plate technique, to clindamycin, penicillin G, metronidazole and mercuric chloride. All the four tested strains were originaly susceptible to the four antimicrobial drugs at the breakpoint used in this study. MICs determination for the four cultures gave constant values for each antimicrobial, on the several steps by the gradient plate technique. The intestinal human B. fragilis strains showed three DNA bands, that could be representative of only two plasmids in the closed covalently circular (CCC) form with molecular weights of approximately 25 and 2.5 Md. The results do not permit an association between the presence of plasmid in the human strain with the susceptibility to the studied drugs. The four strains were ß-lactamase negative in the two methods used, and no particular chromosomal genetic resistance marker was demonstred. The resistance (MIC) observed, after contact with penicillin G and mercuric chloride, were two-fold in the four tested strains
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Resumo A tumorigénese é um processo de transformação celular que se desenrola tipicamente em várias etapas. Os diferentes níveis de evolução tumoral resultam da acumulação sucessiva de mutações genéticas numa célula normal que lhe conferem uma vantagem selectiva no respectivo meio tecidular. As mutações podem manifestar-se sob a forma de alterações nucleotídicas pontuais ao nível da sequência de DNA, levando a uma desregulação da função proteíca ou à formação de proteínas não-funcionais, ou através de alterações cromossómicas numéricas ou estruturais. Na leucemia, por exemplo, os genes híbridos que resultam de translocações cromossómicas desempenham um importante papel no processo tumorigénico. Estes genes são transcritos sob a forma de um RNA mensageiro de fusão, o qual é traduzido numa proteína híbrida com função oncogénica. Frequentemente, os subtipos de doença leucémica estão associados com translocações cromossómicas que envolvem 2 pontos de quebra recorrentes e específicos. É disto exemplo a leucemia mielóide crónica, em que uma translocação recíproca entre os cromossomas 9 e 22 conduz à formação de um gene de fusão BCR-ABL1. Em diferentes subtipos de doença, existe também uma pequena proporção de casos que apresenta translocações cromossómicas complexas, que envolvem um ou mais pontos de quebra adicionais em outras localizações genómicas além das que estão implicadas na formação dos genes de fusão. Por vezes, os pontos de quebra estão também associados a delecções extensas de material genético que se pensa terem uma função importante na tumorigénese. No entanto, o papel destas regiões genómicas no desenvolvimento tumoral não tem sido um motivo recorrente de estudo. Neste contexto, o objectivo desta dissertação foi o de determinar o potencial papel tumorigénico de alterações génicas adicionais ocorridas nos pontos de quebra de translocações cromossómicas complexas. Para a prossecução do objectivo proposto, foram estudados 5 rearranjos cromossómicos distintos associados com diferentes tipos de doença hematológica maligna, nomeadamente a leucemia linfoblástica aguda de células B (2 casos), leucemia mielóide aguda, neoplasma mieloproliferativo e síndrome mielodisplásico/neoplasma ieloproliferativo, não classificável. O mapeamento dos pontos de quebra foi efectuado utilizando a hibridação fluorescente in situ e diferentes metodologias de biologia molecular, tendo como base a informação inicial da análise citogenética. Em casos seleccionados, o papel dos novos genes candidatos foi avaliado in vitro utilizando modelos de linhas celulares, nomeadamente no que respeita às funções de controlo da proliferação celular e de regulação transcricional. De entre os 5 casos estudados, quatro deles evidenciaram translocações complexas envolvendo 3 cromossomas, nomeadamente t(12;21;5)(p13;q22;q13), t(12;6;15)(p13;p24~25;q22), t(9;11;19)(p22;q23;p13) e t(X;20;16)(p11;q13;q23). No caso remanescente, foi observada uma translocação dicêntrica dic(9;12)(p11;p11) acompanhada de delecções extensas em ambos os pontos de quebra. Nos casos com t(12;21;5) e t(9;11;19) as translocações estavam associadas com a presença de genes de fusão recorrentes, nomeadamente TV6(12p13)-RUNX1(21q22) e TLL(11q23)-MLLT3(9p22), indicando que se tratavam de rearranjos complexos das translocações t(12;21) e t(9;11) associadas com a leucemia linfoblástica aguda de células B e a leucemia mielóide aguda, respectivamente. O papel dos pontos de quebra adicionais foi estudado em detalhe no caso com t(9;11;19). Através da metodologia de long distance inverse-polymerase chain reaction, foram identificados os pontos de quebra na sequência de DNA dos 3 cromossomas envolvidos na translocação. Além dos pontos de quebra nos genes MLL e MLLT3, foi observado que o local de quebra no cromossoma 19 interrompeu a sequência de um novo gene, designado CCDC94,conduzindo à sua haplo-insuficiência nas células com t(9;11;19). Através de ensaios de reverse transcription-polymerase chain reaction verificámos que o gene CCDC94 é expresso ubiquitariamente em tecidos humanos normais. A análise informática da sequência prevista da proteína CCDC94 indicou uma elevada identidade de aminoácidos com a proteína cwf16, envolvida na regulação do ciclo celular da levedura Schizosaccharomyces pombe. Através da clonagem do DNA complementar de CCDC94 em vectores de expressão, e após a transfecção destes em culturas de linhas celulares in vitro, observámos que este gene codifica uma proteína de localização exclusivamente nuclear. A expressão ectópica da proteína CCDC94 diminuiu a progressão do ciclo celular e a proliferação das células em cultura. Inversamente, a supressão do transcrito do gene CCDC94 através de interferência de RNA conduziu a um aumento significativo da proliferação celular, confirmando que CCDC94 regula negativamente a proliferação e a progressão do ciclo celular. Estes resultados mostram que os pontos de quebra adicionais, presentes em translocações cromossómicas complexas em leucemia, podem resultar na haplo-insuficiência de genes controladores dos mecanismos proliferativos, cooperando desta forma com a acção das proteínas de fusão para proporcionar ao clone leucémico uma proliferação celular descontrolada. Nos restantes 3 casos estudados não foram identificados genes de fusão. Ao invés, todos aqueles apresentaram delecções de extensão variável associadas com os pontos de quebra cromossómicos. No caso com t(12;6;15), identificámos uma delecção de 1.2 megabases de DNA na banda 12p13 que resultou na eliminação de 9 genes incluindo ETV6 e CDKN1B. O gene ETV6 codifica um factor de transcrição que é essencial para a formação das diferentes linhagens hematopoiéticas na medula óssea, enquanto CDKN1B é traduzido numa proteína responsável por bloquear a entrada das células na fase G1 do ciclo celular e,consequentemente, por travar a proliferação celular. Neste contexto, os resultados obtidos indicam que a perda simultânea de ETV6 e de CDKN1B, através de uma translocação cromossómica complexa, constituiu uma acção cooperativa na leucemogénese. A mesma noção pode aplicar-se ao caso com dic(9;12), no qual pelo menos 2 genes que codificam para factores de transcrição importantes na linhagem hematopoiética, PAX5 no cromossoma 9 e ETV6 no cromossoma 12, estavam deleccionados como resultado do rearranjo cromossómico. Dado que o factor de transcrição PAX5 regula negativamente a expressão do gene FLT3, que desempenha uma função pró-proliferativa, é expectável que a haplo-insuficiência de PAX5 no caso com dic(9;12) terá tido como consequência uma elevação dos níveis de expressão de FLT3, contribuindo deste modo para uma proliferação celular aumentada. A t(X;20;16) foi identificada num doente com trombocitémia essencial (TE), uma doença que está intimamente relacionada com alterações de vias intracelulares reguladas por citocinas. Neste caso, através da utilização de um array genómico, identificámos a presença de pequenas delecções associadas com os pontos de quebra nos cromossomas 16 e 20. No cromossoma 16 apenas um gene, MAF, estava deleccionado, enquanto no cromossoma 20 a delecção tinha abrangido 3 genes. Dos genes deleccionados, dois deles, NFATC2 (20q13) e MAF (16q23), codificam proteínas que operam como reguladores transcricionais de citocinas hematopoiéticas. Dado que NFATC2 se localiza numa região que constitui um alvo frequente de delecções em neoplasmas ieloproliferativos, incluindo a trombocitémia essencial,efectuámos um estudo detalhado do papel deste gene na proliferação megacariocítica e na regulação da expressão de uma citocina hematopoiética (GM-CSF), implicada na maturação das diferentes linhagens mielóides. Utilizando um modelo de linha celular de trombocitémia essencial, verificámos que a supressão do transcrito do gene NFATC2 in vitro, por interferência de RNA, estava associada com um aumento da proliferação celular. Em concordância, o bloqueio da activação da proteína NFATC2 através de um inibidor específico da sua interacção com a calcineurina, conduziu a um aumento da proliferação celular in vitro. Utilizando a PCR quantitativa em tempo real, detectou-se um aumento da produção do RNA de GM-CSF em ambos os ensaios celulares, indicando que o factor de transcrição NFATC2 pode regular negativamente a expressão de GM-CSF em células de trombocitémia essencial. No geral, estes resultados mostram que a redução dos níveis fisiológicos do transcrito NFATC2, ou a redução da respectiva actividade proteica, estão relacionados com a proliferação de megacariocitos através do aumento da produção de GM-CSF. De acordo com estes resultados, verificámos que as células dos doentes com TE apresentam níveis mais baixos do transcrito NFATC2 do que a população normal. Dado que o factor de transcrição MAF desempenha igualmente um papel como regular transcricional de citocinas, é plausível que a haplo-insuficiência dos genes NFATC2 e MAF, resultante do rearranjo cromossómico complexo t(X;20;16), teve um efeito cooperativo importante na patogénese da trombocitémia essencial através da alteração do padrão normal de expressão das citocinas hematopoiéticas. Em síntese, efectuámos nesta dissertação um estudo citogenético de 4 translocações cromossómicas complexas incluindo t(12;21;5), t(12;6;15), t(9;11;19) e t(X;20;16), e de uma translocação dicêntrica dic(9;12), associadas com diferentes neoplasmas hematológicos. Em casos seleccionados efectuámos também um estudo molecular detalhado das regiões dos pontos de quebra. Esta análise permitiu-nos identificar 2 genes, CCDC94 no cromossoma 19 e NFATC2 no cromossoma 20, cuja haplo-insuficiência pode promover o aumento da proliferação celular das células leucémicas. A partir destes estudos podem ser retiradas 2 noções principais: (i) Os pontos de quebra adicionais, que ocorrem em translocações complexas associadas com a formação de genes de fusão, podem ter como consequência a desregulação de genes controladores da proliferação celular (e.g., CCDC94); (ii) As translocações complexas caracterizadas pela ausência de genes de fusão recorrentes poderão estar preferencialmente associadas com a presença de delecções, envolvendo um ou mais genes, nos pontos de quebra; nestas situações, serão necessários pelo menos 2 genes com funções celulares semelhantes (e.g., NFATC2 e MAF) ou complementares (e.g., ETV6 e CDKN1B) para, quando deleccionados, promoverem de forma cooperativa a leucemogénese. Nestes termos, o modelo de alterações genéticas sequenciais que caracteriza o desenvolvimento do cancro pode ser substituído por um modelo em que vários genes-alvo são simultaneamente desregulados pela formação de uma translocação cromossómica complexa, evitando deste modo a necessidade de ocorrência de alterações genéticas subsequentes.----------------------ABSTRACT: Tumourigenesis is a multistep process which results from the accumulation of successive genetic mutations in a normal cell. In leukemia for instance, recurrent translocations play a part in this process by generating fusion genes which lead to the production of hybrid proteins with an oncogenic role. However, a minor subset of chromosomal translocations referred to as complex or variant involves extra breakpoints at variable genome locations in addition to those implicated in the formation of fusion genes. We aimed to describe in this work the role, if any, of genes located at extra breakpoint locations or which are affected by breakpoint-adjacent deletions through the study of 5 leukemia patients.Two of the patients presented with TV6(12p13)-RUNX1(21q22) and MLL(11q23)- MLLT3(9p22) fusion genes as a result of a t(12;21;5) and a t(9;11;19), respectively. Detailed molecular characterization of the extra breakpoint at chromosome 19 in the latter case revealed that a novel ubiquitously expressed gene, CCDC94, with a potential role in cell cycle regulation, was disrupted by the breakpoint. We demonstrated using in vitro cellular assays that this gene codifies for a nuclear protein which negatively regulates cell cycle progression. These data shows that extra breakpoint locations of complex translocations may result in haplo-insufficiency of critical proliferation genes, thereby cooperating with the generation of hybrid proteins to provide unrestrained cell proliferation. In the other 3 patients there were reakpoint-associated deletions which precluded the formation of putative fusion genes. In a case with a t(12;6;15) we characterized a deletion at 12p13 which eliminated ETV6 and 8 other genes including CDKN1B. These findings indicate that concomitant loss of ETV6 and CDKN1B, which encodes a cyclin-dependent kinase inhibitor responsible for blocking entry of cells into the G1 phase of the cell cycle, acted cooperatively to promote leukemogenic proliferation. The same notion applied to a case with a dic(9;12) in which 2 genes encoding hematopoietic transcription factors - ETV6 and PAX5 (9p13)- were deleted as a result of breakpoint-adjacent deletions. Similarly, we found that 2 transcription factor genes involved in the regulation of cytokine expression, NFATC2 (20q13) and MAF (16q23), were involved in deletions contiguous to the breakpoints in a patient with a t(X;20;16). In vitro suppression of NFATC2 mRNA or inhibiton of NFATC2 protein activity enhanced cell proliferation as a result of an increase in the production of a myeloid-lineage stimulating hematopoietic cytokine, GM-CSF. These results suggest that haplo-insufficiency of NFATC2 and MAF genes had a cooperative effect in inducing cell proliferation as a result of a disregulation of cytokine production. Two main conclusions may be drawn from our studies: (i) In complex translocations associated with the production of fusion genes, additional breakpoints may cooperate in tumourigenesis by targeting genes that control cell proliferation; (ii) In complex translocations associated with small breakpoint-adjacent deletions, at least 2 genes with similar or complementary functions need to be deregulated to promote tumourigenesis.
Resumo:
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina