Mecanismos reguladores da sintese de globinas : avaliação funcional da região R/PYR e analise da expressão genica diferencial na persistencia hereditaria de hemoglobina fetal e na delta-beta talassemia
Tiago Gomes de Andrade
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP An24m
[Regulatory mechanisms of globin syntheis : functional evaluation of R/PYR region and differential gene expression analysis in hereditary persistence of etal hemoglobin and delta-beta thalassemia]
Campinas, SP : [s.n.], 2006.
195p. : il.
Orientador: Fernando Ferreira Costa
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas
Resumo: Persistência Hereditária de Hemoglobina Fetal (PHHF) consiste num grupo heterogêneo de alterações hereditárias, sem manifestações clínicas significativas, onde ocorrem falhas na mudança perinatal normal de hemoglobina fetal para hemoglobina adulta, resultando em altos níveis de Hb F durante...
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Resumo: Persistência Hereditária de Hemoglobina Fetal (PHHF) consiste num grupo heterogêneo de alterações hereditárias, sem manifestações clínicas significativas, onde ocorrem falhas na mudança perinatal normal de hemoglobina fetal para hemoglobina adulta, resultando em altos níveis de Hb F durante a vida adulta. Nos tipos delecionais ocorre normalmente aumento de ambas as cadeias, ? A e ? G, até 30%, estando associadas a deleções de seqüências de DNA dentro do grupo de genes ß. As (dß)º - talassemias também se originam a partir de deleções, em muitos casos bastante similares às que originam as formas delecionais de PHHF, entretanto com níveis de Hb F aumentados em menor proporção (5-20%), sendo acompanhadas nos heterozigotos por hipocromia e microcitose nas hemácias. Três hipóteses principais foram propostas para explicar a relação destas deleções com a ausência de supressão normal dos genes ? na fase adulta: competição entre promotores pelo LCR (Locus Control Region); justaposição de elementos acentuadores, normalmente encontrados a 3' do cluster, nas proximidades dos genes ?; remoção de elementos silenciadores, localizados entre ? A e d. Neste trabalho, realizamos estudos funcionais com uma região intergênica, aqui denominada R/PYR, potencialmente envolvida com o silenciamento de ? e a troca na síntese das cadeias de globinas. Os resultados obtidos com transfecção estável em células MEL apontam uma possível participação deste elemento na regulação dos genes de globina. Também investigamos o possível envolvimento de fatores de transcrição, construindo Bibliotecas de cDNA Subtrativas Supressivas para identificar transcritos diferencialmente expressos em reticulócitos de um sujeito com PHHF-2. A análise dos perfis diferenciais de expressão gênica em reticulócitos de PHHF-2 e normais mostram alterações em larga escala e que podem estar associadas com o fenótipo de PHHF. Estas modificações podem ser decorrentes de perturbações nas interações cromossômicas e/ou nos níveis de RNAs regulatórios não codificantes e ajudarem a melhor compreender a disposição e organização dos genes transcricionalmente ativos no genoma, e de que maneira são regulados. A presença de fatores de transcrição e remodeladores de cromatina, como ARID1B, TSPYL1 e ZHX2, dentre outros, com expressão alterada indicam fortemente que outros mecanismos genéticos estão envolvidos com o aumento da síntese de gama globina no estágio adulto, além dos modelos previamente descritos na literatura. Além disto, são candidatos potenciais a reguladores de globina que ainda não haviam sido descritos, e podem ajudar a compreender as diferenças fenotípicas encontradas entre dß-talassemia e PHHF delecional. Identificamos ainda outros genes com expressão diferencial, além de seqüências sem similaridade a genes categorizados, como ORFs, ESTs e seqüências genômicas, que podem ter papel importante na fisiologia normal das células vermelhas ou nas hemoglobinopatias hereditárias. Além disto, a observação de que os níveis de RNAm de alfa globina estão diminuídos em PHHF-2 e dß-Talassemia Siciliana sugere um mecanismo de regulação pós-transcripcional compensatório para as cadeias de globina ou de regulação gênica por interação física direta entre os cromossomos 11 e 16. Ao nosso conhecimento, esta é a primeira descrição demonstrando as implicações na expressão gênica em larga escala em células contendo alterações no DNA como as deleções apresentada
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Abstract: The genetic mechanisms underlying the continued expression of the ?-globin genes during the adult stage in deletional hereditary persistence of fetal hemoglobin (HPFH) and dß-thalassemias are not completely understood. For deletional HPFH, three main hypotheses were proposed to explain the...
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Abstract: The genetic mechanisms underlying the continued expression of the ?-globin genes during the adult stage in deletional hereditary persistence of fetal hemoglobin (HPFH) and dß-thalassemias are not completely understood. For deletional HPFH, three main hypotheses were proposed to explain the relationship between these deletions and the non-suppression of ? -genes in the adult; 1- the removal of competitive regions that interact with the LCR; 2- the juxtaposition of enhancer elements located downstream from the breakpoint region; and 3- the removal of gene silencer elements. Herein, we studied a region, called R/PYR, that lies 1-3 Kb upstream from the d gene. This region has been implicated in ? globin repression and globin gene switching. Stable transfections in MEL cells suggest a possible involvement of R/PYR in globin regulation. We also investigated the possible involvement of transcription factors, using the SSH method to identify differentially expressed transcripts in reticulocytes from a normal and a HPFH-2 subject. Some of the detectable transcripts may participate in globin gene regulation. Quantitative RT-PCR experiments confirmed the downregulation of ZHX2, a transcriptional repressor, in two HPFH-2 subjects and in a carrier of the Sicilian dß-thalassemia trait. The chromatin remodeling factors ARID1B and TSPYL1 had a very similar pattern of expression with an incremental increase in HPFH and decreased expression in dß-thalassemia. These differences suggest a mechanism to explain the heterocellular and pancellular distribution of F cells in dß-thalassemia and deletional HPFH, respectively. Interestingly, a-globin mRNA levels were decreased, similar to ß-globin in all reticulocyte samples analyzed, which may be the result of a common regulatory process affecting a-like and ß-like globin synthesis. Part of the altered gene expression detected within the subtracted libraries may be an indirect effect due to the increased concentration of HbF in the cells. However, genetic alterations similar to those presented in this work may be implicated in the perturbation of chromosome interactions and/or disruption of the expression of regulatory non-coding transcripts with functional consequences for cellular gene expression. Additionally, other genes may have modifications of their expression, but were not detected in our experiments. To our knowledge, this is the first description of wide-ranging gene expression alterations in cells containing deletional HPFH and thalassemia. Finally, the dissection of the
differential expression data presented in this study may help elucidate important pathways of erythroid differentiation and maintenance of red cells in peripheral circulation, as well as aid in the understanding of genetic mechanisms involved in erythrocyte pathologies such as sickle cell disease and thalassemias Ver menos
differential expression data presented in this study may help elucidate important pathways of erythroid differentiation and maintenance of red cells in peripheral circulation, as well as aid in the understanding of genetic mechanisms involved in erythrocyte pathologies such as sickle cell disease and thalassemias Ver menos
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Tiago Gomes de Andrade
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