Η αυξητική ορμόνη (GH) παίζει ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο, καθώς προάγει κυρίως τη μεταγεννητική κατά μήκος αύξηση, και ελέγχει το μεταβολισμό των λιπιδίων και των υδατανθράκων, τη σύνθεση των πρωτεϊνών και τη διέγερση του ανοσοποιητικού συστήματος. Η ανεπάρκεια GH (GHD) διαγιγνώσκεται είτε με παθολογικές συγκεντρώσεις της GH στον ορό μετά από πρόκληση με φαρμακολογικούς παράγοντες που διεγείρουν την έκκριση της (κλασσική GHD), είτε με φυσιολογικές προκλητές δοκιμασίες αλλά παθολογικό 24ωρο εκκριτικό ρυθμό της GH (GH νευροεκκριτική δυσλειτουργία, GHND). Οι GHD και GHND ασθενείς έχουν σοβαρή καθυστέρηση αύξησης και ανταποκρίνονται καλά στην εξωγενή θεραπεία με hGH. Κοντό ανάστημα που σχετίζεται με ανεπάρκεια αυξητικής ορμόνης (GHD) μπορεί να είναι σποραδικού τύπου και ιδιοπαθής, αλλά στο 5-30% των περιπτώσεων υπάρχει προσβεβλημένος πρώτου βαθμού συγγενής, που υποδηλώνει γενετική αιτιολογία. Μεταλλάξεις του γονιδίου της GH (GH1) ευθύνονται για την εκδήλωση οικογενούς μεμονωμένης ανεπάρκειας GH (IGHD). Ο εγγύς υποκινητής του GH1 γονιδίου παρουσιάζει υψηλού βαθμού πολυμορφισμό, με τουλάχιστον 16 αναγνωρισμένους πολυμορφισμούς (SNPs) σε έκταση 535 βάσεων, που εκδηλώνονται σε σύνολο 40 απλότυπων, κάποιοι από τους οποίους επηρεάζουν την έκφραση της GH. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η ανεύρεση αλλαγών στην αλληλουχία του GH1 γονιδίου της αυξητικής ορμόνης (GH) και του εγγύς υποκινητή του σε ασθενείς με οικογενή μεμονωμένη ανεπάρκεια GH (IGHD), αλλά και η ανάλυση του τρόπου κληρονομικότητας αυτών των αλλαγών. Μελετήθηκαν 33 IGHD ασθενείς (29 GHD και 4 GHND), τα μέλη των οικογενειών τους (22 οικογένειες) και 31 μάρτυρες. Απομονώθηκε γονιδιωματικό DNA από λεμφοκύτταρα περιφερικού αίματος και πραγματοποιήθηκε πολλαπλασιασμός του GH1 γονιδίου και του υποκινητή του με την αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR). Τα δείγματα αλληλουχήθηκαν και προσδιορίστηκαν αλλαγές της αλληλουχίας με βάση την NCBI, blast- Μ28466.1-βάση δεδομένων. Στους ασθενείς μετρήθηκαν τα επίπεδα IGF-1, τα επίπεδα των άλλων ορμονών του πρόσθιου λοβού του αδένα της υπόφυσης, η μέγιστη τιμή GH μετά από προκλητές δοκιμασίες με κλονιδίνη και L-Dopa, και στους 4 GHND ασθενείς πραγματοποιήθηκε 24ωρη καταγραφή της αυθόρμητης έκκρισης της GH. Οι πολυμορφισμοί (SNPs) που ανιχνεύθηκαν στο GH1 γονίδιο και τον υποκινητή του σε ασθενείς και μάρτυρες, ελέγχθηκαν για τη συχνότητα των γονοτύπων τους, και συσχετίστηκαν με κλινικοεργαστηριακά χαρακτηριστικά, ενώ ο δυνητικός λειτουργικός ρόλος των μεταλλάξεων ελέγχθηκε με λογισμικά προγράμματα. Η αλληλούχιση του GH1 γονιδίου και του υποκινητή του ανέδειξε 18 γνωστούς από τη βιβλιογραφία SNPs στον υπό μελέτη πληθυσμό και τρεις νέες (novel) μεταλλάξεις στις 3 από τις 22 οικογένειες. Ανάλυση με το λογισμικό πρόγραμμα MatΙinspector των 2 ετερόζυγων σημειακών μεταλλάξεων που εντοπίστηκαν στον GH1 υποκινητή, -485G>C and -400G>A, αποκάλυψε θέση πρόσδεσης για τον μεταγραφικό παράγοντα E-twenty six-1 (ETS-1). Ανάλυση της τρίτης ετερόζυγης μετάλλαξης (G>A) στη θέση +300 του εσωνίου 1 του GH1 γονιδίου με τα λογισμικά ESEfinder3 και ASSP αποκάλυψε τη δημιουργία μιας κρυφής θέση ματίσματος και διάσπαση της περιοχής ματίσματος εξωνίου (ESE) ενός ψευδοεξωνίου, μειώνοντας τον αριθμό προσδενόμενων πρωτεϊνών πλούσιων σε σερίνη-αργινίνη (SR). Η στατιστική ανάλυση των συχνοτήτων των γονοτύπων στους πολυμορφισμούς υψηλής συχνότητας, και η συσχέτιση τους με παραμέτρους που σχετίζονται με την αύξηση, την έκκριση της GH, αλλά και την ανταπόκριση στην hGH αγωγή, έδειξε ότι οι GHD ασθενείς πιθανόν να εμφανίζουν διαφορετική μεταγραφική δραστηριότητα στο GH1 γονίδιο λόγω των θέσεων -278, -57 του υποκινητή, -6 της 5΄ UTR περιοχής και της θέσης +1169 του γονιδίου, που έρχεται σύμφωνο και με άλλες μελέτες, αλλά και της θέσης -31, που αναφέρεται για πρώτη φορά. Αυτοί οι πολυμορφισμοί συσχετίστηκαν με μειωμένα επίπεδα IGF-1. Από την άλλη, οι SNPs που αναγνωρίσθηκαν στους GHND ασθενείς, παρόλο που είναι παρόμοιοι με αυτούς των GHD ασθενών, συσχετίστηκαν με παραμέτρους αύξησης και όχι με τα επίπεδα IGF-1. Οι 18 πολυμορφισμοί και οι 3 μεταλλάξεις που εντοπίστηκαν στους GHD και GHND ασθενείς φαίνεται να συμβάλουν μερικώς και μεμονωμένα ή συνεργικά στη μεταγραφή του GH1 γονιδίου και συνεπώς στην έκκριση της GH, ενώ η διαφορετική συμμετοχή των SNPs στους GHD και GHND ασθενείς πιθανόν αντανακλά και τη διαφορετική εκδήλωση της νόσου. Η κατανόηση της φαινοτυπικής ποικιλότητας των ασθενών με IGHD και των γενετικών αιτιών μπορεί να βοηθήσει στη κατανόηση των μηχανισμών που ενέχονται στον έλεγχο της αύξησης, αλλά και στη βελτίωση της παρακολούθησης και της θεραπείας των ασθενών. / Growth hormone (GH) plays a pivotal role in a number of physiological processes by promoting postnatal longitudinal body growth, lipid and carbohydrate metabolism, protein biosynthesis and activation of the immune system. GH deficiency (GHD) is diagnosed either by subnormal levels of serum GH during two hGH stimulation tests by pharmacological agents that physiologically stimulate GH secretion (classic form of GHD), or normal serum GH levels, but subnormal 24hr GH profile (Neurosecretory GH deficiency, GHND). Children with GHD and GHND have severe growth retardation and respond to exogenous human GH (hGH) therapy with significant catch-up growth. Short stature associated with isolated GH deficiency (GHD) is both sporadic and idiopathic, but between 5 and 30% have an affected first degree relative consistent with a genetic etiology. Mutations identified on the GH gene (GH1) associate with the manifestation of familial isolated GH deficiency (IGHD). The proximal promoter region of GH1 exerts a highly polymorphic region, with at least 16 single nucleotide polymorphisms (SNPs) identified over a region of 535bp, manifested by a total of 40 haplotypes, some of which affect the GH1 expression. The aim of this study was to identify possible changes in the sequence of the GH1 gene of growth hormone (GH) and its promoter region in patients with familial isolated GH deficiency (IGHD), together with the analysis of the inheritance pattern of such genetic changes. 33 IGHD patients (29 GHD and 4 GHND), their 1st degree relatives (22 families) and 31 controls were investigated. Genomic DNA was extracted from the lymphocytes of the subjects peripheral blood and the GH1 gene was amplified by the Polymerase Chain Reaction (PCR). The samples were sequenced and the changes were identified according to the sequence M28466.1 of the NCBI blast database. The levels of IGF-1 and other hormones of the pituitary were measured in the patients and the highest level of GH during the clonidine and L-Dopa hGH stimulation test were recorded, whereas in the 4 GHND patients a spontaneous 24hr GH profile was conducted. The sequencing results were analyzed for the frequencies of the genotypes of the identified SNPs and for any possible correlations with the clinical or biochemical characteristics of the patients and the controls. Additionally, the possible functional role of the found mutations was assessed using specific programs. The sequencing of GH1 and its promoter revealed 18 SNPs in the whole sample and 3 novel mutations in 3 of the 22 investigated families. Analysis with MatInspector of the 2 heterozygous nucleotide mutations located at the promoter regions -485GC and -400GA, respectively, revealed a binding sequence for the transcription factor E-twenty six-1 (ETS-1). Analysis of the third heterozygous mutation (GA) at the +300 region of intron 1 with ESEfinder3 και ASSP revealed a cryptic splicing position and disruption of the exon splicing enhancement (ESE) region by reducing the binding affinity of serine-arginine proteins (SRs). The frequency and correlation analysis showed that the GHD patients possible exert differential transcriptional activity at the GH1 gene via the SNPs at positions -278, -57 of the promoter, -6 of 5΄ UTR region, +1169 of intron 4, which is in accordance to previous studies, and also the newly reported SNP at -31 region. These SNPs associated also with decreased IGF-1 levels. On the other hand, the SNPs identified in the GHND patients, although similar to the GHD patients, correlated with several growth parameters, irrespective to the IGF-1 levels. The 18 SNPs and 3 mutations identified in the sample seem to contribute partially and individually or in synergy to the transcriptional regulation of GH1 in the GHD and GHND patients. The SNPs contribution is differentially exerted in the GHD patients, when compared to the GHND patients and this possibly reflects the different expression of the disease. The investigation of phenotypic variance in IGHD patients and their genetic predisposition can potentially improve our perception of the underlying mechanisms of growth and offer valuable information for the better therapeutic management of IGHD patients.

We used the GENECONV program, the Hsu et al. (2010) method and phylogenetic analyses to analyze the gene conversions which occurred in the growth hormone, folate receptor and trypsin gene families of six primate species. Significant positive correlations were found between sequence similarity and conversion length in all but the trypsin gene family. Converted regions, when compared to non-converted ones, also displayed a significantly higher GC-content in the growth hormone and folate receptor gene families. Finally, all detected gene conversions were found to be less frequent in conserved gene regions and towards functionally important genes. This suggests that purifying selection is eliminating all gene conversions having a negative functional impact.

We used the GENECONV program, the Hsu et al. (2010) method and phylogenetic analyses to analyze the gene conversions which occurred in the growth hormone, folate receptor and trypsin gene families of six primate species. Significant positive correlations were found between sequence similarity and conversion length in all but the trypsin gene family. Converted regions, when compared to non-converted ones, also displayed a significantly higher GC-content in the growth hormone and folate receptor gene families. Finally, all detected gene conversions were found to be less frequent in conserved gene regions and towards functionally important genes. This suggests that purifying selection is eliminating all gene conversions having a negative functional impact.

We used the GENECONV program, the Hsu et al. (2010) method and phylogenetic analyses to analyze the gene conversions which occurred in the growth hormone, folate receptor and trypsin gene families of six primate species. Significant positive correlations were found between sequence similarity and conversion length in all but the trypsin gene family. Converted regions, when compared to non-converted ones, also displayed a significantly higher GC-content in the growth hormone and folate receptor gene families. Finally, all detected gene conversions were found to be less frequent in conserved gene regions and towards functionally important genes. This suggests that purifying selection is eliminating all gene conversions having a negative functional impact.

We used the GENECONV program, the Hsu et al. (2010) method and phylogenetic analyses to analyze the gene conversions which occurred in the growth hormone, folate receptor and trypsin gene families of six primate species. Significant positive correlations were found between sequence similarity and conversion length in all but the trypsin gene family. Converted regions, when compared to non-converted ones, also displayed a significantly higher GC-content in the growth hormone and folate receptor gene families. Finally, all detected gene conversions were found to be less frequent in conserved gene regions and towards functionally important genes. This suggests that purifying selection is eliminating all gene conversions having a negative functional impact.