Alterações moleculares no gene da banda 3 (AEI) na esferocitose hereditaria e a participação da isoforma renal no equilibrio acido-basico
Paulo Roberto Moura Lima
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP L628a
Campinas, SP : [s.n.], 2000.
162p. : il.
Orientador: Sara Terezinha Olalla Saad
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia
Resumo: A esferocitose é um tipo comum de anemia hemolítica hereditária cujo primeiro defeito molecular foi caracterizado em 1992. A proteína banda 3, codificada pelo gene AE1, foi a primeira isoforma clonada de uma famma de genes de trocadores de ânions "Anion Exchanger-AE gene family" e é a mais...
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Resumo: A esferocitose é um tipo comum de anemia hemolítica hereditária cujo primeiro defeito molecular foi caracterizado em 1992. A proteína banda 3, codificada pelo gene AE1, foi a primeira isoforma clonada de uma famma de genes de trocadores de ânions "Anion Exchanger-AE gene family" e é a mais abundante das proteínas integrais da membrana eritrocitária. Alterações moleculares neste polipeptídeo estão associadas à formação de esferócitos. Hemácias esferocíticas são osmoticamente frágeis, estando mais sujeitas à lise e ao sequestramento pelo baço, o que encurta seu tempo de vida. A proteína banda 3 também é expressa nos rins, na membrana basolateral de células alfa intercaladas do tubo coletor cortical, onde é responsável pela reabsorção de bicarbonato, compensando a secreção de ácidos pela H+ ATPase vacuolar apical, e participando da regulação fina do equilíbrio ácido-básico. Tanto a banda 3 eritrocitária como a renal são isoformas de um mesmo gene que através de um promotor tecido específico, diferem quanto à transcrição. O mRNA da banda 3 renal não apresenta os três primeiros exons observados na forma eritróide. O presente estudo teve o objetivo de investigar as alterações moleculares e regulação do gene da banda 3 na esferocitose hereditária em 5 pacientes com deficiência de banda 3, e investigar possíveis alterações neste gene em cinco pacientes com acidose renal tubular distal. Este estudo foi baseado no rastreamento de mutações e polimorfismos no gene mencionado, incluindo a região promotora, que também pode estar envolvida na fisiopatologia da doença. Para detecção das alterações moleculares foram utilizadas as técnicas de PCR, análise de polimorfismo de conformação em fita simples, subclonagem e sequenciamento. O estudo do cDNA foi realizado após a transcrição reversa do mRNA extraído de reticulócitos por RT-PCR. Outro objetivo foi investigar as alterações renais de pacientes com esferocitose hereditária e deficiência de banda 3, uma vez que esta proteína também é expressa nos rins. Os estudos renais foram realizados através da avaliação da capacidade de acidificação tubular distal e obtenção de medidas de bicarbonatúria, pH urinário, acidez titulável e excreção de amônia no período basal e após estímulo com furosemida. Também foi avaliado o contratransporte de sódio e lítio em hemácias de pacientes com esferocitose hereditária, uma vez que esta é uma medida indireta do contra-transporte Na+/H+, envolvido na regulação do pH intracelular do eritrócito e na homeostase ácido-básica do organismo, por secretar ácido e reabsorver Na+ em epitélio renal. Nossos resultados caracterizaram duas novas mutações no gene AEI. O estudo da Banda 3 Campinas, uma mutação no sítio doador de clivagem no intron 8, demonstrou a perda de bicarbonato pela urina dos pacientes afetados e um aumento na atividade de contra-transporte de sódio e lítio nas hemácias. A Banda 3 Pinhal, uma substituição de um resíduo de arginina altamente conservado, por histidina no domínio transmembrana, é a segunda mutação afetando o codon 490 da banda 3, e pode ser um "hot spot" para mutações no gene AEI. As hemácias destes pacientes apresentaram menor número de sítios para o inibidor DIDS. Outra mutação caracterizada foi a Banda 3 MODtefiore, previamente descrita. O estudo dos pacientes com acidose renal tubular distal revelou uma nova mutação na região promotora renal em um paciente com acidose renal tubular distal incompleta, que pode estar associada com o defeito na reabsorção de bicarbonato pelos rins. O estudo da acidose também caracterizou um novo polimorfismo no intron 3, a deleção da adenina 1233, com frequência alélica de 0,34 em 120 cromossomos analisados. Um conflito de sequência (quatro guaninas no lugar de três nt. 1272-1274) também foi verificado em todos indivíduos estudados. O polimorfismo Asp38-7Ala (Darmstad) foi encontrado em uma paciente com acidose, mas parece não estar relacionado com a doença. Finalmente concluímos que mutações no gene da banda 3 podem estar associadas com a esferocitose hereditária e com a acidose renal tubular distal incompleta, pois isoformas da proteína são expressas nas hemácias e nas células a-intercaladas. Sugerimos que em casos onde há perda de ânions pelos rins, mecanismos de compensação podem estar ativados, como o aumento da atividade excretora de prótons pela Na+/H+, ou pela H+-ATPase vacuolar apical. A fim de realizar estudos de interações protéicas, foi subclonado o domínio citoplasmático completo da fosfolípide scramblase dos seguintes tecidos humanos: cérebro, testículos e baço. A sequência do cDNA da enzima scramblase usada no ensaio duplo-híbrido resultou no fenômeno de auto-ativação, que é uma razão comum da falha do rastreamento pelo método duplo-híbrido
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Abstract: Hereditary spherocytosis is a common type of hemolytic anemia. The first molecular defect in the band 3 gene associated with spherocytosis was characterized in 1992. Band 3, codified by the AEl gene, was the first isoform to be c10ned of a family of genes of anion exchangers (Anion...
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Abstract: Hereditary spherocytosis is a common type of hemolytic anemia. The first molecular defect in the band 3 gene associated with spherocytosis was characterized in 1992. Band 3, codified by the AEl gene, was the first isoform to be c10ned of a family of genes of anion exchangers (Anion Exchanger-AE gene family) and is the most abundant of the integral proteins of the erythrocyte membrane. The molecular alterations in this polypeptide are associated to spherocyte formation. Spherocytic red cells have osmotic fragility , and are more liable to undergo lise and splenic sequestration, which decreases their life span. Band 3 protein is also expressed in the kidney, in the basolateral membrane of the cortical collecting duct intercalated alpha cells, where it is responsible for the bicarbonate reabsorption, compensating the acid secretion at apical membrane by the H+ ATPase vacuolar, and taking part in the fine regulation of the acid-base equilibrium. Both erythrocyte and renal band 3 are isoforms of the same gene, which differ in transcription due to a tissue-specific promoter. The first three exons are not present in the erythroid form of renal band 3 rnRNA. The aim of this study was to investigate the molecular alterations and gene regulation, of band 3 in hereditary spherocytosis in 5 families with band 3 deficiency. This study was based on the screening of mutations and polymorphisms of the gene formerly mentioned, inc1uding the promoter region, which might be involved in the pathophysiology of the disease. In order to detect the molecular alterations, PCR technique, single strand conformation polymorphism analysis, subc10nning and sequencing were used. The cDNA study was performed afier the reverse transcription of the rnRNA extracted from the reticulocytes using RT-PCR. Another aim was to investigate the renal alterations of patients with hereditary spherocytosis and band 3 deficiency, as this protein is also expressed in the kidneys. Renal studies were performed using urinary acidification tests and measures of. bicarbonate, urinary pH, acid titration and ammonia excretion during the basal period and afier furosemide stimulation. The sodiumllithium countertransport activity in the red blood cells of patients with hereditary spherocytosis was also assessed, as it is an indirect measure of the Na + /Ir countertransport, which is involved in the intracellular pH regulation of the erythrocyte and in the acid-base homeostasis of the organism, secreting acid and reabsorbing Na + in the renal epithelium. Our results caracterized two novel mutations in the AEI gene. The study of Band 3 campinas, a mutation at the splice donor site in the intron 8, revealed a bicarbonate loss by the urine from patients and an increase in the sodiumllithium countertransport activity of their red blood cells. The Band 3 Pinhal is a highly conserved arginine to histidine substitution in the transmembrane domain. This is the second mutation affecting the codon 490 of band 3, and could represent a hot spot for mutations in the AEI gene. The red blood cells of these patients showed a reduced number of sites for DIDS, the band 3 anion exchange inhibitor. Another mutation found was the Band 3 Montefiore, previously described. The study of the patient's tubular acidosis revealed a new mutation neighboring the kidney promoter in a child presenting incomplete distal renal tubular acidosis, which might be associated with the kidney bicarbonate reabsorption defect. The acidosis study also caracterized a novel polymorphysm in intron 3, the adenine 1233 deletion, with an allele frequency of 0.34 in the 120 chromossomes analyzed. A sequence conflict (four guanines in the place of three nt.1272-1274) was also verified in all subjects studied. The polymorphysm Asp38-7Ala (Darmstad) was found in one patient with acidosis, but was not related with the disease. Finally, we conc1uded that mutations in the band 3 gene may be associated with hereditary spherocytosis and with incomplete distal renal tubular acidosis, as the band 3 isoforms are expressed in the red cells and in the renal {X-intercalated cells. We suggest that the proton excretion mechanisms, as the Na+/H+ exchanger or the vacuolar Ir-ATPase, might be activated to compensate the basal bicarbonate loss by the kidney. In order to perform protein interaction studies, we have subc10ned the entire cytoplasmic domain inc1uding part of the transmembrane segment of phospholipid scramblase from the following human cDNA tissues: brain, testis and spleen. The cDNA sequence of phospholipid scramblase used in the two-hybrids system caused auto-activation, a common reason for failure of two-hybrid screens
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Paulo Roberto Moura Lima
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