Mutaciones inestables

1. Mutaciones inestables Isabel Castro Volio MD, MSc. INISA

2. Sinónimos • Mutaciones inestables, • mutaciones dinámicas, • Mutaciones por inestabilidad de repeticiones • mutaciones por amplificación del ADN, • mutaciones por tripletas repetidas, • mutaciones por expansiones de trinucleótidos

3. Inestabilidad de repeticiones • Tipo de mutación ligada con más de 40 trastornos • Neurológicos • Neurodegenerativos • Neuromusculares • Proceso dinámico de mutación, con productos que continúan mutando dentro de los tejidos y entre las generaciones (inestabilidad somática y germinal)

4. El ADN repetitivo • Secuencias de ADN no codificante repetidas en tandem: • Microsatélites • Minisatélites • Satélites • Megasatélites • Otras secuencias repetidas

5. Pequeñas repeticiones de secuencias de ADN • Numerosas en el genoma • Localizadas cerca o dentro de unidades de transcripción (genes) • Función ? • Expansiones de ciertas secuencias repetidas de nucleótidos se asocian a varias patologías hereditarias.

6. Tipos de microsatélites También se les llama short tandem repeats (STRs), son repeticiones desde una hasta 6 pares de bases, en tandem

7. Tipos de repeticiones asociadas con patología • Trinucleótidos, la unidad repetida son 3 pb: • Es la categoría más amplia • Tetranucleótidos, 4 pb: • Distrofia miotónica tipo 2 (DM2) • Pentanucleótidos, 5 pb: • Ataxia espinocerebelar 10 (SCA10) • Minisatélites, 7-64 pb: • Epilepsia progresiva mioclónica 1(EPM1), insulina (INS) • Megasatélites varias kb: • Distrofia muscular fascioescápulohumeral 1A (FSHND1A)

8. Repetición de trinucleótidos • Tres nucleótidos adyacentes en el ADN. Ej. CAG: citosina, adenina, guanina. • El genoma normalmente tiene segmentos con secuencias repetidas. Las tripletas son un tipo de estas secuencias. • Una cantidad anormal de tripletas en algunos genes alteran la función del propio gen, de los ARNs o de sus productos proteicos, causando enfermedades del sistema nervioso o multisistémicas.

9. Síndrome del cromosoma X frágil

11. El sitio frágil se ubica en Xq27.3

12. Esquema de la localización de tripletas repetidas en diferentes trastornos genéticos. En rojo las regiones traducidas, en celeste las regiones 5’ y 3’ no traducidas y en azul los intrones. Adaptado de Sinden et al. 2002.

13. Clasificación por tipos de tripletas y localización en cada gen Amplificación CAG en una región codificante del gen respectivo: Causa un tramo largo de poliglutamina en la proteína. La proteína adquiere ganancia de función Enfermedades neurodegenerativas, progresivas, típicas de la edad madura, que causan disfunción y pérdida neuronal crecientes después de 10 a 20 años del inicio de la sintomatología. Las transmisiones paternales causan mayor inestabilidad intergeneracional Agregados de proteínas o inclusiones nucleares Expansiones de menor tamaño que sugiere que las expansiones muy grandes pueden ser letales en el embrión

14. Clasificación por tipos de tripletas y localización en cada gen Diferentes tripletas: CGG, GAA, CTG y GCC en regiones no codificantes de los genes respectivos: Trastornos típicamente multisistémicos, con disfunción o degeneración de muchos tejidos diferentes El tamaño y la variación de la expansión son mucho mayores que para el grupo anterior Con expansiones de tamaño intermedio, clínicamente silenciosas (premutaciones) que se pueden expandir a mutación después de la transmisión germinal Se produce inhibición parcial o completa de la expresión génica, alteración en el metabolismo de los ARNs,…

17. Mutaciones inestables • Síndrome del cromosoma X frágil: • primera causa de retardo mental hereditario • 6% de la población con retardo mental moderado - severo • Distrofia miotónica: • principal distrofia muscular del adulto • Enfermedad de Huntington, las tres enfermedades son: • discapacitantes • anticipación genética • dominantes • requieren terapia génica

20. Síndrome del Cromosoma X Frágil • Herencia: dominante ligada al sexo • Mutación: en el gen FMR1 Xq27.3 • -una expansión de la tripleta CGG en el • extremo 5’ no codificante • -inestabilidad meiótica y somática. • Individuos normales: ~ 5 - ~ 44 repeticiones CGG • Alelos intermedios: ~ 45 - ~ 54 • Con premutación: ~ 55 - ~ 200 / 230 • Pacientes con FRAXA: ~ 201/ 230 o más repeticiones

22. La FMRP = 69 kD

23. El gen FMR1 abarca 38 kb y consiste de 17 exones. Codifica un transcripto de 4.4 - 4.8 kb que se traduce en una proteína de 614 aa. Tiene varios sitios de corte y empalme (splicing) alternativo. El exon 1 es muy rico en CG. La repetición CGG se encuentra dentro del exon 1 en la 5’UTR. 250 bp corriente abajo de la (CGG)n hay una isla CpG que cuando se metila silencia el gen.

24. FMRP La proteína FMRP pesa 69 kDa y se producen muchas isoformas debido al splicing alternativo. Se expresa básicamente en el cerebro, específicamente en las neuronas, y en los testículos. FMRP liga ARN selectivamente, forma un complejo de ribonucleoproteína mensajera que se asocia con los poli-ribosomas. Podría estar implicada en la regulación de la traducción a nivel de neuronas via microARNs,

25. FMRP es una proteína que liga ARN y se asocia con los poliribosomas en traducción como parte de una gran ribonucleoproteína mensajera (mRNP) y modula la traducción de sus ligandos al ARN. La FMRP se localiza en las sinapsis y su ausencia altera la plasticidad sináptica, la cual se implica en el aprendizaje y la memoria.

26. Clínica del síndrome del cromosoma X frágil • Cara larga y angosta • Orejas protuberantes • Mentón prominente • Macroorquidismo • Retardo Mental • Hiperactividad • Rasgos autistas • - aleteo y mordisqueo de las • manos • - no contacto visual • Deficiente integración sensorial • Varones 100% afectados, • Mujeres < 50% afectadas.

29. FRAXA, cuadro clínico en varones:

31. El fenotipo MARTIN-BELL: • Cara larga y angosta, • orejas y mentón prominentes • macro-orquidismo

32. Common Features of Fragile X Syndrome Physical • large ears • long, narrow face • prominent forehead • prominent, square chin • large testicles • high palate (roof of mouth) • hand calluses • mitral valve prolapse (a leaky heart valve) • seizures • eye problems Non-Physical • developmental delay • mental retardation • learning disabilities • hyperactivity • autistic-like features: hand biting hand flapping poor eye contact • shyness, social anxiety • mental health issues • talkativeness • rapid, repetitive speech • difficulty adjusting to change

35. Fenotipo en el varón

36. Acentuación del fenotipo

37. PREVALENCIA DEL SÍNDROME X FRÁGIL • Se encuentran casos en todos los grupos étnicos. • Afecta 1 : 4 500 varones • afecta 1 : 9 000 mujeres • la prevalencia de la pre-mutación es • ~1 : 800 varones • ~1 : 250 mujeres

39. Diagnóstico citogenético

40. Diagnóstico del cromosoma X frágil

41. Diagnóstico del cromosoma X frágil PCR

45. Síndrome del cromosoma X frágil (FRAXA) 1 : 4 000 varones • Genética: • - dominante ligada al Cromosoma X • - amplificación CGG en el FMR1, Xq27.3 • - la mutación completa tiene transmisión materna. • - la amplificación causa la inactivación del gen por metilación de la región promotora. • - efecto fundador • - anticipación genética

49. Distrofia miotónica Prevalencia 1 : 8 000 en caucásicos 1 : 20 000 en japoneses 1 : 475 en Quebec, Canadá África, únicamente una familia nigeriana. En Costa Rica, desconocida por el momento.

50. Genética • Herencia dominante con expresión variable, penetrancia incompleta y anticipación. • Expansión de la tripleta CTG inestable, localizada en el extremo 3’ no traducido del gen DMPK y en la región promotora del gen SIX5 en 19q13.3 • Inestabilidad meiótica y somática. • Individuos normales: 5-38 repeticiones CTG • Pacientes con DM: 50-1000 o más repeticiones