Mutações inativadoras nos genes TAC3 e TACR3, os quais codificam a neurocinina B (NKB) e o seu receptor NK3R, respectivamente, foram descritas em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado (HHI) normósmico. A partir desse achado, hipotetizamos que mutações ativadoras na NKB e/ou NK3R resultariam na secreção prematura de GnRH e, consequentemente, no desenvolvimento de puberdade precoce dependente de gonadotrofinas (PPDG). Nesse estudo, investigamos a presença de mutações ativadoras e/ou polimorfismos nos genes TAC3 e TACR3 em pacientes com PPDG, bem como mutações inativadoras e/ou polimorfismos nesses genes em pacientes com retardo constitucional do crescimento e desenvolvimento (RCCD), e HHI normósmico. Duzentos e trinta e sete pacientes com distúrbios puberais centrais idiopáticos foram selecionados, sendo 114 com PPDG, 50 com RCCD, e 73 com HHI normósmico. Um grupo de 150 indivíduos que apresentaram desenvolvimento puberal normal foi utilizado como controle. As regiões codificadoras dos genes TAC3 e TACR3 foram amplificadas pela reação em cadeia da polimerase, seguido de purificação enzimática e seqüenciamento automático direto. Análises in silico e in vitro foram realizadas. Um nova variante foi identificada no gene TAC3, p.A63P, em uma paciente do sexo feminino com PPDG, a qual desenvolveu puberdade aos sete anos de idade. Essa variante (p.A63P) está localizada na proneurocinina B, e análises in silico sugeriram que ela não altera sítios constitutivos de splicing e é benigna para a estrutura da proteína. A análise de segregação familiar mostrou que a mãe da paciente, a qual apresentou um desenvolvimento puberal normal, também apresentava a alteração p.A63P em heterozigose, sugerindo que essa variante não desempenha um papel direto no fenótipo de PPDG. Uma nova variante em heterozigose no gene TACR3, p.A449S, foi identificada em uma paciente do sexo feminino com RCCD, que teve início puberal aos treze anos de idade. A análise do grau de conservação da alanina na posição 449 mostrou que esse aminoácido não é conservado entre as diferentes espécies, e análises in silico sugeriram que essa variante não altera os sítios constitutivos de splicing, e é benigna para a estrutura do NK3R. Três novas variantes no NK3R foram identificadas, p.G18D, p.L58L (c.172C>T) e p.W275*, em três pacientes do sexo masculino não relacionados com HHI normósmico. As variantes p.G18D e p.L58L foram identificadas em heterozigose, enquanto que a variante p.W275* foi identificada em heterozigose associada a variante silenciosa p.L58L (c.172C>T), e em homozigose em outro paciente. Análises in silico sugeriram que a variante p.G18D poderia afetar a funcionalidade do NK3R. Estudos in vitro dessa nova variante foram realizados, e mostraram que a mesma não altera a função do NK3R, visto que o aumento na produção de fosfatidil inositol não diferiu significativamente entre o receptor mutado e selvagem. Todas as novas variantes descritas nos genes TAC3 e TACR3 não foram identificadas em 300 alelos controles. Em conclusão, nosso trabalho identificou novas variantes nos genes TAC3 e TACR3 em pacientes brasileiros com distúrbios puberais centrais idiopáticos, e confirmou o envolvimento do complexo NKB/NK3R na etiologia do HHI normósmico / Inactivating mutations of the TAC3 and TACR3 genes, which encode the neurokinin B (NKB) and its receptor, NK3R, respectively, were described in patients with normosmic isolated hypogonadotropic hypogonadism (IHH). Based on these observations, we hypothesized that gain-of-function mutations in the NKB and/or NK3R might be associated with premature activation of GnRH release, leading to gonadotropin-dependent precocious puberty (GDPP). In this study, we investigated the presence of activating mutations and/or polymorphisms in the TAC3 and TACR3 genes in patients with GDPP, and inactivating mutations and/or polymorphisms in these genes in patients with constitutional delay of growth and puberty (CDGP) and normosmic IHH. It was selected 237 patients with idiopathic central pubertal disorders: 114 with GDPP, 50 with CDGP, and 73 with normosmic IHH. Indeed, a group 150 individuals who had puberty at adequate age was used as controls. The coding regions of TAC3 and TACR3 genes were amplified by polymerase chain reaction followed by enzymatic purification and direct automatic sequencing. In silico and in vitro analyses were performed. A new heterozygous variant in the TAC3 gene, p.A63P, was identified in a Brazilian girl with GDPP who had puberty onset at seven years of age. The p.A63P variant was located in the proneurokinin B and in silico analysis suggested that this variant does not alter constitutive splice sites, and it was benign to the protein. The segregation analysis revealed that her mother was heterozygous for the p.A63P variant (who had a normal pubertal development), suggesting that this variant does not play a role in the GDPP phenotype. It was identified a new heterozygous variant, p.A449S, in the TACR3 gene in a Brazilian girl with CDGP, who had puberty onset at thirteen years of age. Conservation degree analysis of alanine at position 449 showed that this amino acid is not a conserved residue among different species. In silico analyses suggested that this new variant does not alter splice sites or affects the structure of NK3R. Indeed, it was identified three new distinct variants in the TACR3 gene, p.G18D, p.L58L (c.172C>T) and p.W275*, in three unrelated males with normosmic IHH. Both p.G18D and p.L58L (c.172C>T) were identified in heterozygous state, and the p.W275* variant was identified in two of these males, since one in homozygous and in another in heterozygous state in association with the silent variant p.L58L (c.172C>T). In silico analyses suggested that p.G18D might be damaging to the NK3R. In vitro studies of this variant (p.G18D) showed that the amount of inositol phosphate (IP) was not significantly different in cells transfected with the p.G18D mutant receptor than in cells transfected with the wild type receptor, indicating that this variant did not alter the function of the neurokinin B receptor. All new variants identified in the TAC3 and TACR3 genes were absent in 300 control alleles. In conclusion, we identified new variants in the TAC3 and TACR3 genes in Brazilian patients with idiopathic central pubertal disorders. We confirm the key role of the NKB/NK3R complex in the etiology of normosmic IHH

Mutações inativadoras nos genes TAC3 e TACR3, os quais codificam a neurocinina B (NKB) e o seu receptor NK3R, respectivamente, foram descritas em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado (HHI) normósmico. A partir desse achado, hipotetizamos que mutações ativadoras na NKB e/ou NK3R resultariam na secreção prematura de GnRH e, consequentemente, no desenvolvimento de puberdade precoce dependente de gonadotrofinas (PPDG). Nesse estudo, investigamos a presença de mutações ativadoras e/ou polimorfismos nos genes TAC3 e TACR3 em pacientes com PPDG, bem como mutações inativadoras e/ou polimorfismos nesses genes em pacientes com retardo constitucional do crescimento e desenvolvimento (RCCD), e HHI normósmico. Duzentos e trinta e sete pacientes com distúrbios puberais centrais idiopáticos foram selecionados, sendo 114 com PPDG, 50 com RCCD, e 73 com HHI normósmico. Um grupo de 150 indivíduos que apresentaram desenvolvimento puberal normal foi utilizado como controle. As regiões codificadoras dos genes TAC3 e TACR3 foram amplificadas pela reação em cadeia da polimerase, seguido de purificação enzimática e seqüenciamento automático direto. Análises in silico e in vitro foram realizadas. Um nova variante foi identificada no gene TAC3, p.A63P, em uma paciente do sexo feminino com PPDG, a qual desenvolveu puberdade aos sete anos de idade. Essa variante (p.A63P) está localizada na proneurocinina B, e análises in silico sugeriram que ela não altera sítios constitutivos de splicing e é benigna para a estrutura da proteína. A análise de segregação familiar mostrou que a mãe da paciente, a qual apresentou um desenvolvimento puberal normal, também apresentava a alteração p.A63P em heterozigose, sugerindo que essa variante não desempenha um papel direto no fenótipo de PPDG. Uma nova variante em heterozigose no gene TACR3, p.A449S, foi identificada em uma paciente do sexo feminino com RCCD, que teve início puberal aos treze anos de idade. A análise do grau de conservação da alanina na posição 449 mostrou que esse aminoácido não é conservado entre as diferentes espécies, e análises in silico sugeriram que essa variante não altera os sítios constitutivos de splicing, e é benigna para a estrutura do NK3R. Três novas variantes no NK3R foram identificadas, p.G18D, p.L58L (c.172C>T) e p.W275*, em três pacientes do sexo masculino não relacionados com HHI normósmico. As variantes p.G18D e p.L58L foram identificadas em heterozigose, enquanto que a variante p.W275* foi identificada em heterozigose associada a variante silenciosa p.L58L (c.172C>T), e em homozigose em outro paciente. Análises in silico sugeriram que a variante p.G18D poderia afetar a funcionalidade do NK3R. Estudos in vitro dessa nova variante foram realizados, e mostraram que a mesma não altera a função do NK3R, visto que o aumento na produção de fosfatidil inositol não diferiu significativamente entre o receptor mutado e selvagem. Todas as novas variantes descritas nos genes TAC3 e TACR3 não foram identificadas em 300 alelos controles. Em conclusão, nosso trabalho identificou novas variantes nos genes TAC3 e TACR3 em pacientes brasileiros com distúrbios puberais centrais idiopáticos, e confirmou o envolvimento do complexo NKB/NK3R na etiologia do HHI normósmico / Inactivating mutations of the TAC3 and TACR3 genes, which encode the neurokinin B (NKB) and its receptor, NK3R, respectively, were described in patients with normosmic isolated hypogonadotropic hypogonadism (IHH). Based on these observations, we hypothesized that gain-of-function mutations in the NKB and/or NK3R might be associated with premature activation of GnRH release, leading to gonadotropin-dependent precocious puberty (GDPP). In this study, we investigated the presence of activating mutations and/or polymorphisms in the TAC3 and TACR3 genes in patients with GDPP, and inactivating mutations and/or polymorphisms in these genes in patients with constitutional delay of growth and puberty (CDGP) and normosmic IHH. It was selected 237 patients with idiopathic central pubertal disorders: 114 with GDPP, 50 with CDGP, and 73 with normosmic IHH. Indeed, a group 150 individuals who had puberty at adequate age was used as controls. The coding regions of TAC3 and TACR3 genes were amplified by polymerase chain reaction followed by enzymatic purification and direct automatic sequencing. In silico and in vitro analyses were performed. A new heterozygous variant in the TAC3 gene, p.A63P, was identified in a Brazilian girl with GDPP who had puberty onset at seven years of age. The p.A63P variant was located in the proneurokinin B and in silico analysis suggested that this variant does not alter constitutive splice sites, and it was benign to the protein. The segregation analysis revealed that her mother was heterozygous for the p.A63P variant (who had a normal pubertal development), suggesting that this variant does not play a role in the GDPP phenotype. It was identified a new heterozygous variant, p.A449S, in the TACR3 gene in a Brazilian girl with CDGP, who had puberty onset at thirteen years of age. Conservation degree analysis of alanine at position 449 showed that this amino acid is not a conserved residue among different species. In silico analyses suggested that this new variant does not alter splice sites or affects the structure of NK3R. Indeed, it was identified three new distinct variants in the TACR3 gene, p.G18D, p.L58L (c.172C>T) and p.W275*, in three unrelated males with normosmic IHH. Both p.G18D and p.L58L (c.172C>T) were identified in heterozygous state, and the p.W275* variant was identified in two of these males, since one in homozygous and in another in heterozygous state in association with the silent variant p.L58L (c.172C>T). In silico analyses suggested that p.G18D might be damaging to the NK3R. In vitro studies of this variant (p.G18D) showed that the amount of inositol phosphate (IP) was not significantly different in cells transfected with the p.G18D mutant receptor than in cells transfected with the wild type receptor, indicating that this variant did not alter the function of the neurokinin B receptor. All new variants identified in the TAC3 and TACR3 genes were absent in 300 control alleles. In conclusion, we identified new variants in the TAC3 and TACR3 genes in Brazilian patients with idiopathic central pubertal disorders. We confirm the key role of the NKB/NK3R complex in the etiology of normosmic IHH

O complexo de sinalização kisspeptina-GPR54 é um regulador chave para ativação dos neurônios de GnRH e do eixo reprodutivo. Mutações inativadoras no GPR54 foram identificadas em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico normósmico isolado (HHIn). A partir desse achado, hipotetizamos que mutações ativadoras no GPR54 resultariam na liberação prematura de GnRH e, conseqüentemente, no aparecimento de puberdade precoce, dependente de gonadotrofinas (PPDG). No presente estudo, investigamos a presença de mutações ativadoras e/ou polimorfismos em pacientes com PPDG, assim como a presença de mutações inativadoras e/ou polimorfismos em pacientes HHIn ou retardo constitucional do crescimento e desenvolvimento puberal (RCCP). Cento e catorze pacientes com distúrbios puberais centrais idiopáticos foram selecionados, sendo 53 com PPDG, 33 com HHIn e 28 com RCCP. Cento e cinqüenta controles brasileiros que relatavam desenvolvimento puberal normal foram estudados. A região codificadora do GPR54 de todos os pacientes foi amplificada utilizando-se oligonucleotídeos intrônicos específicos, seguida de purificação enzimática e seqüenciamento automático. No grupo de puberdade precoce, identificamos uma nova variante em heterozigose no exon 5 do GPR54, que se caracterizou pela troca do aminoácido arginina por prolina na posição 386 (R386P) do receptor. Esta substituição foi encontrada em uma menina adotada com PPDG e estava ausente nos controles normais. Estudos in vitro demonstraram que as quantidades de fosfatidil-inositol (IP) e o grau de fosforilação da quinase regulada por sinal extracelular (pERK) em condições basais não foram significativamente diferentes entre as células transfectadas com o receptor selvagem ou com o receptor contendo a mutação R386P, indicando que não havia ativação constitutiva do receptor. No entanto, estudos por tempos mais prolongados demonstraram que a quantidade de IP e o grau de pERK permaneceram significativamente mais altos nas células transfectadas com o receptor mutante quando comparadas ao selvagem, indicando ativação da sinalização intracelular, porém por um mecanismo não-constitutivo. No grupo de hipogonadismo, duas novas variantes foram identificadas em três pacientes. Uma mutação do tipo inserção/deleção (indel) em homozigoze no sítio aceptor de splicing no intron 2 (IVS2-4_-2delGCAinsACCGGCT) do GPR54 foi identificada em dois irmãos com HHIn. Uma troca em heterozigose, E252Q, foi identificada em um paciente com HHIn esporádico. As duas alterações estavam ausentes no grupo controle. Polimorfismos foram encontrados nos pacientes com RCCP. Em conclusão, descrevemos a primeira mutação ativadora do GPR54 associada ao fenótipo de PPDG. Descrevemos uma nova mutação inativadora em sítio de splicing em pacientes com HHIn, entretanto mutações inativadoras do GPR54 são uma causa rara de HHIn. / The kisspeptin-GPR54 signaling complex is a gatekeeper of pubertal activation of GnRH neurons and of the reproductive axis. Inactivating mutations in the GPR54 receptor were identified in patients with normosmic isolated hypogonadotropic hypogonadism (nIHH). Based on this observation, we hypothesized that gain-of-function mutations of the human GPR54 receptor might be associated with premature activation of GnRH release, leading to gonadotropin-dependent precocious puberty (GDPP). In the present study, we investigated the presence of GPR54 activating mutations or polymorphisms in patients with GDPP and inactivating mutations or polymorphisms in patients with nIHH or constitucional delay of puberty (CDP). A hundred fourteen patients were selected; 53 with GDPP, 33 with nIHH and 28 with CDP. A hundred and fifty Brazilian controls who reported normal pubertal development were also studied. The entire coding region of GPR54 of all patients was amplified using specific intronic oligonucleotides followed by enzymatic purification and automated sequencing. We have identified a novel variant in heterozygous state in exon 5 of GPR54, R386P, in an adopted girl with GDPP. This substitution was absent in all controls. Basal inositol phosphate (IP) and phosphorilated extracellular signalregulated kinase (pERK) levels in cells transfected with WT or R386P GPR54 were not significantly different indicating that there was not a constitutive activation of the receptor. However, studies performed in more prolonged times demonstrated that the IP and the pERK levels were significantly higher in cells transfected with the mutant receptor when compared to the wild type, indicating that the signaling pathway was still activated although by a non-constitutive mechanism. In the nIHH cohort, we have identified two novel variants in three patients. The first variant was an insertion/deletion (indel) in homozygous state within the constitutive acceptor splice site of intron 2 of GPR54 (IVS2-4_-2delGCAinsACCGGCT) identified in two male siblings with nIHH. The second variant was the change E252Q in heterozygous state in a patient with sporadic nIHH. Both alterations were absent in the control population. We have found only polymorphisms in patients with CDP. In conclusion, we have described the first activating mutation in GPR54 associated with the GDPP phenotype. We have also described a novel splice site inactivating mutation in patients with nIHH however, inactivating mutations of GPR54 represent a rare cause of nIHH.