Growth and carcass traits associated with GH1/Alu I and POU1F1/Hinf I gene polymorphisms in Zebu and crossbred beef cattle

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

Análise de polimorfismos em genes do eixo somatotrópico em bovinos Nelore selecionados para crescimento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Polymorphism analysis in genes of the somatotropic axis in Nellore cattle selected for growth

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

Studio di Mutazioni Geniche e Variazioni Copy-Number implicate nel deficit combinato degli Ormoni Ipofisari(CPHD)

La crescita normale di un individuo è il risultato dell’azione coordinata di molteplici ormoni e recettori codificati da geni e a tal proposito, discreto interesse è stato dato ai geni tipici dell’asse del GH. Tuttavia altri geni, più a monte di questi e responsabili dello sviluppo dell’ipofisi contribuiscono alla crescita normale o patologica. Alcuni geni studiati sono POU1F1, PROP1, LHX3, LHX4, HESX1, SOX3 e svariate loro mutazioni sono state identificate come causa di panipopituarismo (CPHD=Combined Pituitary Hormone Deficiency). In realtà la ricerca genetica non spiega ancora molte anomalie ipofisarie e molte mutazioni devono ancora essere identificate. Uno degli scopi del dottorato, svoltosi nel laboratorio di Genetica molecolare di Pediatria, è stata l’identificazione di mutazioni geniche da un gruppo di pazienti CPHD considerando in particolare i geni POU1F1, LHX3, SOX3, non ancora messi a punto presso il laboratorio. L’approccio sperimentale si è basato sulle seguenti fasi: prelievo delle informazioni di sequenza da GeneBank, progettazione di primers per amplificare le porzioni esoniche, messa a punto delle fasi della PCR e del sequenziamento, analisi della sequenza e confronto con le informazioni di sequenza depositate allo scopo di rintracciare eventuali mutazioni o varianti. La bassa percentuale di mutazioni in questi geni non ha permesso finora di rintracciare mutazioni nelle porzioni esoniche salvo che in un soggetto, nell’esone 6 di LHX3b (nuova mutazione, recessiva eterozigote, c.1248A>G implicata nella mutazione p.T377A della sequenza proteica). Un metodo di screening di questa mutazione impiegando l’enzima di restrizione SacII è stato usato, senza rilevare nessun altra occorrenza dell’allele mutato in 53 soggetti di controllo. Oltre alla messa a punto del sequenziamento e di alcune tecniche di analisi di singoli SNP o piccoli INDELs per i 3 geni, la ricerca svolta è stata orientata all’impiego di metodi di rilevamento di riarrangiamenti genetici comportanti ampie delezioni e/o variazioni del copy-number di esoni/interi geni detto MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) e progettato da MRC-Holland. Il sequenziamento infatti non permette di rilevare tali alterazioni quando sono ampie ed in eterozigosi. Per esempio, in un’ampia delezione in eterozigosi, l’intervallo delimitato dai primers usati per la PCR può non includere totalmente la porzione interessata da delezione su un cromosoma cosicché la PCR ed il sequnziamento si basano solo sulle informazioni dell’altro cromosoma non deleto. Un vantaggio della tecnica MLPA, è l’analisi contemporanea di una quarantina di siti posti su svariati geni. Questa metodo tuttavia può essere affetto da un certo margine di errore spesso dipendente dalla qualità del DNA e dovrebbe essere affiancato e validato da altre tecniche più impegnativa dal punto di vista sperimentale ma più solide, per esempio la Real Time PCR detta anche PCR quantitativa (qPCR). In laboratorio, grazie all’MLPA si è verificata la condizione di delezione eterozigote di un paziente “storico” per il gene GH1 e la stessa mutazione è stata rilevata anche con la qPCR usando lo strumento Corbett Rotor Gene 6000 (Explera). Invece un’analisi solo con la qPCR di variazioni del copy-number (CNV) per SOX3 in pazienti maschili non ha ancora evidenziato anomalie. Entrambe le tecniche hanno aspetti interessanti, il miglior approccio al momento sembra un’analisi iniziale di pazienti con l’MLPA, seguita dalla verifica di un eventuale esito anomalo impiegando la real-time PCR.

Genetic evaluation of short stature

After a proper medical history, growth analysis and physical examination of a short child, followed by radiological and laboratory screening, the clinician may decide to perform genetic testing. We propose several clinical algorithms that can be used to establish the diagnosis. GH1 and GHRHR should be tested in children with severe isolated growth hormone deficiency and a positive family history. A multiple pituitary dysfunction can be caused by defects in several genes, of which PROP1 and POU1F1 are most common. GH resistance can be caused by genetic defects in GHR, STAT5B, IGF1, IGFALS, which all have their specific clinical and biochemical characteristics. IGF-I resistance is seen in heterozygous defects of the IGF1R. If besides short stature additional abnormalities are present, these should be matched with known dysmorphic syndromes. If no obvious candidate gene can be determined, a whole genome approach can be taken to check for deletions, duplications and/or uniparental disomies.

Genetics of growth hormone deficiency

When a child is not following the normal, predicted growth curve, an evaluation for underlying illness and central nervous system abnormalities is required and appropriate consideration should be given to genetic defects causing growth hormone (GH) deficiency. This article focuses on the GH gene, the various gene alterations, and their possible impact on the pituitary gland. Transcription factors regulating pituitary gland development may cause multiple pituitary hormone deficiency but may present initially as GH deficiency. The role of two most important transcription factors, POU1F1 (Pit-1) and PROP 1, is discussed.