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Polimorfismos de los receptores adrenérgicos en la IC

Polimorfismos de los receptores adrenérgicos en la IC. Miguel A. Torralba Cabeza. Aspectos a tratar. Concepto de Gen y Polimorfismo. Los Receptores adrenérgicos. Los SNPs de los receptores adrenérgicos.

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Polimorfismos de los receptores adrenérgicos en la IC

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  1. Polimorfismos de los receptores adrenérgicos en la IC Miguel A. Torralba Cabeza

  2. Aspectos a tratar • Concepto de Gen y Polimorfismo. • Los Receptores adrenérgicos. • Los SNPs de los receptores adrenérgicos. • Métodos de estudio de la correlación entre Genotipo/Fenotipo de los receptores adrenérgicos.

  3. Aspectos históricos Gregor Mendel:”leyes de la Herencia” A. Kossel: “Ácidos Nucleicos” Hershey y Chase: “ADN es material genético” Watson y Crick: “estructura doble hélice” <<aislamiento de 1º genes humanos>> Science: 1ª secuenciación genoma(SV40) KARY B. MULLIS: “PCR” Organización del Genoma Humano Genoma de Drosophila M. COLLINS VENTER 1866 1910 1950 1953 1975 1978 1988 2000 1986 2001 SECUENCIA GENOMA HUMANO

  4. Concepto de Gen • Un gen es la unidad básica de herencia de los seres vivos. • Desde el punto de vista molecular, un gen es una secuencia lineal de nucleótidos en la molécula de ADN, que contiene la información necesaria para la síntesis de una macromolécula con función celular específica: • Proteinas. • ARN. Al conjunto de Genes de una especie se le denomina Genoma

  5. El Genoma humano • Sólo 1% del DNA se transcribe • Organización en exones e intrones: • SNPs: 1/1250 bp (2,1millones). • Microsatélites. • ESTs Science: 16 February 2001 (291). • CAUSAS DE LA COMPLEJIDAD DEL GENOMA HUMANO: • Un GEN es capaz de construir diferentes productos • en un proceso que es llamado ayuste alternativo • Existen miles de modificaciones químicas para fabricar proteínas así como del repertorio de mecanismos que regulan este proceso.

  6. El Genoma humano • Genómica: es el • estudio de los genes: • estructura • función Ajuste alternativo Guttmacher A et al. N Engl J Med 2002; 34: 1512-20

  7. Mecanismos por los que un Gen puede dar lugar a múltiples productos génicos TRANSCRIPCIÓN PROCESAMIENTO TRADUCCIÓN TRANSLACIÓN Proteolisis RNA DNA mRNA PROTEINA Modificación Post-transduccional Regulación transcripcional Regulación tranduccional • Procesamiento • de Intrones. • Edición de mRNA • Poliadenilación Compartimentalización Proteómica: es el estudio a gran escala de los productos génicos de un Genoma De expresión Estructural Funcional

  8. De cada gen, los humanos tenemos generalmente dos copias, una heredada de cada progenitor. Los científicos han encontrado cerca de 2.900 genes (más del 10% de los genes del genoma humano) que pueden sufrir 'variaciones en el número de copias' (CNV) de unas regiones determinadas. Estos segmentos del genoma están formados por unos 1.000 pares de bases cada uno. Hasta ahora se creía que cada persona difería de otra en un millón de los más de 3.000 millones de nucleótidos que componen el genoma humano. Sin embargo, se ha demostrado que entre dos personas hay más de 20 millones de nucleótidos de diferencia, que se agrupan en 1.400 regiones del genoma.

  9. MODELO EPIGENÉTICO Gosden R et al. NEJM 2007; 356 (7) El modelo epigenético sugiere que el epigenotipo modula la acción genética y éste a su vez es afectado por el ambiente, el epigenotipo de los padres, la edad y la secuencia de los loci que regulan la metilación del DNA y la cromatina.

  10. Los Polimorfismos • Son variantes alélicas que ocurren en la población con una frecuencia > 1%. • El alelo más común o con actividad enzimática mayor se denomina “wild type”. • Las variantes con actividad más baja o inexistente son las “mutaciones”

  11. MUTACIONES Guttmacher et al. NEJM 2002; 347 (19)

  12. Los Polimorfismos TERMINOLOGÍA INTERNACIONAL GEN “GBA”

  13. La Insufiencia Cardiaca es un síndrome muy complejo, donde existen gran cantidad de mecanismos implicados en la Transducción de Señales

  14. Science; 5 Oct 2007: 510

  15. PROLIFERACIÓN CELULAR • Angiotensina II • Catecolaminas • Endotelina • TNF-a • GH • IGF • Cardiotropina-I • Estiramiento mecánico La transmisión de señales se lleva a cabo mediante mensajeros • FIBROSIS • Angiotensina II • Endotelina • Aldosterona • TGF- b • APOPTOSIS • TNF-a • Fas • FACTORES CONTRARREGULADORES • ANP • Bradicinina • Óxido Nítrico • BNP Adaptado de Harrison: principios de Medicina Interna 16ª Edición

  16. La molécula fundamental en la transducción de señales extracelulares es el RECEPTOR

  17. Señalización asociada a RECEPTORES DE MEMBRANA

  18. (II) RECEPTORES DE MEMBRANA ASOCIADOS A PROTEINAS G EN LA INSUFICIENCIA CARDIACA: el Receptor B1 RECEPTOR B1: aumenta contractilidad e HVI mediante Adenilato ciclasa. Respuesta rápida Hunter J et al. N Engl J Med 1999; 341: 1276-83

  19. (II) RECEPTORES DE MEMBRANA ASOCIADOS A PROTEINAS G VÍA ADENILATO CICLASA SÍNTESIS PROTEICA Respuesta lenta

  20. Receptores adrenérgicos alfa y Beta • B1 y B2: aumentan contractilidad e HVI mediante Adenilato ciclasa. • B2: activa la protein kinasa mitógena y contrarregulación. • B3: activa la NO sintasa. • a1 postsinapsis: activa la protein kinasa mitógena ->HVI. • a2 presinapsis: regulación de la liberación de Noradrenalina. Hayar RJ et al. N Engl J Med 2002; 347: 1196-1199

  21. ¿CUÁLES SON LOS GENES QUE SE TRANSCRIBEN POR ESTOS MECANISMOS? • Pro-BNP, pro-ANP. • Codificantes estructuras sarcoméricas: MYH6, MYH10. • Implicados en la Apoptosis: CCL2, PHLDA1, SNCA. • Implicados en el Crecimiento celular: FRZB, SFRP4, SPOCK, CTFG. • Implicados en el control del Ciclo celular: G0S2, ETV5, RARRES1. • Genes implicados en la Respuesta Inmune: CFHL3, FCN3, CCL2, S100A8. Barth A et al. JACC 2006; 48: 1610-17

  22. EL RECEPTOR BETA ADRENÉRGICO

  23. El Receptor adrenérgico de tipo Beta: “su vida” Dzimirii et al. PharmRev 1999; 54 (3): 465

  24. Dzimirii et al. PharmRev 1999; 54 (3): 465

  25. Yin et al. MolPharm 2004; 65 (6): 1323

  26. Representación 2D del Receptor Beta 1 Ralf Jockers et al. The Journal of Biological Chemistry 1996. Vol. 271,pp. 9355–9362

  27. Representación 2D del Receptor Beta 2 Ballesteros, J. A. et al. J. Biol. Chem. 2001;276:29171-29177

  28. Esquema 2D transmembrana Visión extracelular Centro activo (“perfil”) Visión extracelular + Agonista Swaminath G et al. The Journal of Biological Chemistry 2005. Vol. 280, No. 23, 22165–22171

  29. Estructura 3D del Receptor Beta-1 Vaidehi, Nagarajan et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 12622-12627

  30. El centro activo 3D Vaidehi, Nagarajan et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 12622-12627

  31. Polimorfismos de a- Receptores • ADRA1A: (8p21) con 3 isoformas; se expresa en el corazón, cerebro, hígado y próstata, pero no está implicado en la insuficiencia cardiaca (IC). • ADRA1B: (5q33)implicado en la aterosclerosis, contractilidad de la arteria aorta y en el control de la presión arterial sistólica. • ADRA1D: (20p13) se considera un subtipo del 1A • ADRA2A: (10q24-q26) se expresa fundamentalmente en las plaquetas. Cuando se estudian ratones con ausencia de este gen y del ADRA2C, se observa que desarrollan IC. • ADRA2B: (cromosoma 2) no está implicado en la IC pero determinados polimorfismos se han relacionado con alteraciones del sistema nervioso autónomo y en el desarrollo de obesidad. • ADRA2C: (4p16.1) la deleción de 4 pares de bases situada en los nucleótidos 322-325 se ha asociado a un aumento del riesgo de 5,6 veces para desarrollar IC en la población de origen africano. Si junto a esta deleción se encuentra el polimorfismo Arg 389 (R389G) en el gen del receptor B1, el riesgo se multiplica por 10. OMIM

  32. Polimorfismos de b- Receptores • ADRB1: (10q24-q26) se trata de un péptido de 477 aminoácidos que tiene una homología del 54% con el receptor B2. Se han descrito algunos polimorfismos con importancia en la IC como: • R389G: • Disminuye el riesgo de taquicardia ventricular (TV) (OR 0,3). • Implicado en la obesidad y en la regulación de la termogénesis. • Su presencia en homocigosis aumenta la fibrosis miocárdica y la existencia de IC. Así mismo es predictor de mejor respuesta a tratamiento con b-bloqueantes (carvedilol y/o bucindolol). • S49G: su presencia condiciona una disminución de la frecuencia cardiaca media del 40 + 7%, con sus impicaciones. • ADRB2: (5q32-q34) se trata de un péptido de 413 aminoácidos con algunos polimorfismos estudiados: • R16G: aumenta el riesgo de padecer asma nocturno en 3,8 • Q27E:relacionado con el riesgo de padecer obesidad. • T164I:su presencia hace que disminuya la supervivencia por insuficiencia cardiaca. • ADRB3: se trata de un péptido de 402 aác que parece estar implicado en la regulación de la termogénesis. OMIM

  33. Polimorfismos de Receptores adrenérgicos Small et al. N Engl J Med 2002;347:1135-43

  34. Representación Molecular “3D” de la interacción TM3 /TM6 y diferentes mutaciones en el interior citoplasmático (nucleótido 6.300) Ballesteros, J. A. et al. J. Biol. Chem. 2001;276:29171-29177

  35. Implicaciones clínicas de los Polimorfismos: métodos de estudio • Estudios en Humanos: • Estudios de Asociación: establece la diferencia entre sujetos y controles en referencia a un marcador o rasgo. • Estudios de Ligamiento: • En árboles familiares se usan diferentes modelos de herencia para encontrar el más probable. • En pares de hermanos: “concordancia entre gemelos”. 2. Estudios en animales de Experimentación

  36. Implicaciones clínicas de los Polimorfismos: métodos de estudio 3. Estudios “In Vitro”: • Se introducen Genes con diferentes mutaciones en células con alto coeficiente de replicación celular y se compara la expresión del Gen con su “wild type”. • Células procedentes de mamíferos: CHO, COS, etc. • Células procedentes del aparato reproductor femenino de determinados insectos: sf9, HELAS, etc. • Se mide: • Acumulación AMPc. • Efecto de Agonistas/Antagonistas.

  37. Protocolo de Mutagénesis Dirigida

  38. Transfección del DNA mutado en células especiales cDNA COS -7 Ag T

  39. Estudios de expresión del nº de Receptores celulares Shiina et al. JBC 2000; 275 (37): 29082-91

  40. Estudios de expresión de la respuesta al Agonista Sugimoto et al. JPET 2002; 301(1): 51-9

  41. Los “microarrays” Sauter, G. et al. N Engl J Med 2002;347:1995-1996 Edison T. et al. N Engl J Med 2004;350:1595-1596

  42. MICROARRAYS FUNCIONALES Se comprueba mediante microarrays el valor de un fármaco para inhibir o expresar un gen en una determinada enfermedad Gullans SR. N Engl J Med 2006;November 9: 2042-44

  43. Estudios de la expresión de RNAm Lowes et al. NEJM 2002; 346 (18)

  44. ..otros muchos mecanismos implicados… Science; 5 Oct 2007: 510

  45. CONCLUSIONES • Rol Polimorfismos del Receptor adrenérgico debe ser precisado. • La regulación postranslacional del Receptor es extremadamente compleja y a diferentes niveles. • ¿Pueden explicar estos Polimorfismos la respuesta al tratamiento y la mortalidad por IC?

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