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. Síndrome del cromosoma X frágil

10. El sitio frágil se ubica en Xq27.3

11. 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. 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

16. 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

18. La FMRP = 69 kD

19. 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.

20. 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,

21. 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.

22. 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.

24. FRAXA, cuadro clínico en varones:

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

29. Fenotipo en el varón

30. Acentuación del fenotipo

31. 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

33. Diagnóstico citogenético

34. Diagnóstico del cromosoma X frágil

35. Diagnóstico del cromosoma X frágil PCR

39. 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

42. Lectura obligatoria: emedicine.medscape.com eMedicine Specialties > Pediatrics: Genetics and Metabolic Disease > Genetics Fragile X Syndrome Jennifer A Jewell, MD, MS, Assistant Professor, Department of Pediatrics, University of Vermont School of Medicine; Pediatric Hospitalist, The Barbara Bush Children's Hospital at Maine Medical Center Updated: Jul 21, 2010

43. 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.

44. 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

45. Gen DMPK IniciodeTraducción Fin de Traducción Tel Cen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5’ 3’ Intrón 4 Intrón 6 Exón 8 Exón 9 Normal CTG Premutaciones 5-37 rep Afectados 50-80 rep Telómero Tel 100- 2000 rep Cen Centrómero

46. Categorías de pacientes según tamaño de la amplificación en correlación con el fenotipo • I Asintomático • II Enfermedad más leve. • III Expresión clásica del adulto. • IV Expresión pediátrica. • V Congénita > 1 500 repeticiones CTG

47. Cuadro clínico DM1 • Atrofia progresiva músculos esqueléticos • Relajación muscular afectada (miotonía) • Defectos conducción  arritmias cardiacas • Cataratas iridiscentes de inicio temprano • Resistencia a la insulina e hiperinsulinemia • Insuficiencia testicular • Calvicie frontal • Función alterada del SNC (trastornos cognitivos, somnolencia, trastornos del comportamiento,…)

48. Inestabilidad de la mutación • Está directamente relacionada con el tamaño de la amplificación: • -repeticiones en el ámbito normal son polimorfismos • estables. • - si sobrepasan el tamaño umbral de ~ 40 (DM) se vuelven inestables. • Es más probable que ocurran expansiones, aunque también se ha descrito la ocurrencia de contracciones. • Existe correlación negativa entre edad de expresión y tamaño de la amplificación.

49. Clínica de la Distrofia Miotónica • Miotonía, desgaste y debilidad muscular progresiva, calvicie, cataratas, problemas respiratorios, arritmias cardiacas, atrofia testicular, resistencia a la insulina. • Aparece en el adulto joven, afectando en grado variable los diferentes sistemas, acorta la vida, y es discapacitante. • Existe una forma congénita con hipotonía, diplejia facial, retardo mental, defectos en la deglución y succión.

50. Harper,P.S. In: Genetic Inatabilities and Heredetary Neurological Disorders, p.122,1998