O mecanismo de controle da secreção de GnRH inclui diversas vias neuronais. Estudos em modelos animais identificaram genes que codificam fatores de transcrição, tais como TTF-1 (thyroid transcription factor 1) e EAP1 (enhanced at puberty), que atuam no controle transcricional de genes codificadores de fatores excitatórios (KiSS1 e GnRH) e inibitórios (preproencefalinas) regulando a secreção de GnRH. Em primatas, a expressão de EAP1 e TTF-1 aumenta, no início da puberdade, nas regiões hipotalâmicas envolvidas na secreção de GnRH. Nos modelos animais, a deleção pós-natal de TTF-1 e o silenciamento do EAP1 provocam atraso puberal e prejuízo na função reprodutiva. TTF-1 também está envolvido na morfogênese diencefálica, por meio da via de sinalização da família Sonic-Hedgehog. Anormalidades na secreção de GnRH resultam em distúrbios puberais, que variam de puberdade precoce central (PPC) a hipogonadismo hipogonadotrófico. Hipotetizamos que anormalidades genéticas no TTF-1 e EAP1 estejam envolvidas na patogênese dos distúrbios puberais centrais. A PPC pode ser idiopática ou devido a causas orgânicas, sendo o hamartoma hipotalâmico, uma malformação congênita não neoplásica, a mais conhecida. Os pacientes com PPC devido a hamartoma hipotalâmico podem cursar com alterações neurológicas e cognitivas. Nossos objetivos foram: estudar as regiões codificadora do TTF-1 e do EAP1 e a região promotora do TTF-1 em pacientes com distúrbios puberais centrais; estabelecer a prevalência, taxa de penetrância e modo de herança da forma familial de PPC e caracterizar as manifestações neurológicas e neurocognitivas de pacientes com PPC devido a hamartoma hipotalâmico. Foram selecionados 133 pacientes com distúrbios puberais centrais - PPC idiopática (n=71), PPC devido a hamartoma hipotalâmico (n=15) e hipogonadismo hipogonadotrópico isolado normósmico (HHIn) (n=47) - e controles (n=53). Os genes TTF-1 e EAP1 foram amplificados e submetidos a sequenciamento automático. Os tratos de poliglutamina e polialanina no EAP1 foram estudados por software de análise de tamanho de fragmento (GeneScan). A avaliação neurológica e neurocognitiva dos pacientes com PPC devido a hamartoma hipotalâmico consistiu de exame neurológico, eletroencefalograma, ressonância magnética de encéfalo e aplicação da escala de inteligência (WISC-III, WAIS-III, WPPSIR). Identificamos 25% de casos familiais de PPC, com modo de herança autossômica dominante e taxa de penetrância de 67,5%. Variantes alélicas no TTF-1 não foram identificadas nos pacientes estudados. No gene EAP1 foram identificadas quatro variantes alélicas sinônimas: p.E87E, p.A163A, p.Y415Y e uma nova variante alélica p.C758C, encontradas em pacientes com PPC e HHIn. A distribuição das frequências alélica e genotípica das variantes alélicas do EAP1 não diferiram entre pacientes com PPC, HHIn e controles (p >0,05). Nas regiões poliglutamina e polialanina 5 distal foi identificada variação similar no número de repetições glutamina e alanina em pacientes e controles. Não houve diferença significativa da frequência alélica em relação ao número de repetições glutamina e alanina entre os grupos PPC e HHIn (p >0,05). A avaliação neurológica dos pacientes com PPC devido a hamartoma hipotalâmico revelou epilepsia gelástica e crises focais com generalização em 3/15 (20%) pacientes. Não houve diferença significativa entre a mediana do maior diâmetro dos hamartomas dos pacientes com PPC com e sem epilepsia (13 e 10 mm, respectivamente). Quanto à forma, 10 hamartomas eram sésseis e 5 pedunculados, sendo que a forma pedunculada foi detectada exclusivamente em pacientes sem epilepsia. A avaliação neurocognitiva em 11 dos 15 pacientes com PPC devido a hamartoma hipotalâmico detectou 2 pacientes com epilepsia com QI significativamente menor que o grupo sem epilepsia (p <0,05). Em conclusão, (i) a considerável prevalência de casos familiais de PPC reforça a influência dos fatores genéticos na puberdade humana; (ii) mutações germinativas no TTF-1 e no EAP1 não estão envolvidas na patogênese dos distúrbios puberais centrais; (iii) a função neurocognitiva reduzida nos pacientes com hamartoma e epilepsia sugere um efeito deletério das crises convulsivas no sistema nervoso central / GnRH secretion control involves multiple neuronal pathways. Animal studies have identified genes which codifies transcription factors, such as TTF-1 (thyroid transcription factor 1) and EAP1 (enhanced at puberty), that act in the transcriptional control of genes that codifies excitatory (KiSS1 and GnRH) and inhibitory factors (preproenkephalines) regulating GnRH secretion. In nonhuman primates, expression of EAP1 and TTF-1 are increased at the hypothalamic regions involved in GnRH secretion, at the beginning of puberty. In animal models, post-natal TTF-1 deletion and silencing of EAP1 lead to pubertal delay and damage of reproductive function. TTF-1 is also involved in diencephalic morphogenesis, through signalization via Sonic-Hedgehog family. Abnormalities in GnRH secretion are responsible for pubertal disorders, varying from central precocious puberty (CPP) to hypogonadotropic hypogonadism. We hypothesized that genetic anomalies at TTF-1 and EAP1 are involved in the pathogenesis of central pubertal disorders. CPP may be idiopathic or due to organic alterations and hypothalamic hamartoma, a non-neoplasic congenital malformation, is the most frequent known organic cause. Patients with CPP due to hypothalamic hamartoma may have neurological and cognitive disfunctions. Our aims were: to evaluated the codifying region of TTF-1 and EAP1 and the promoter region of TTF-1 in patients with central pubertal disorders; to establish the prevalence, penetrance rate and inheritance mode of familial CPP and to characterize neurologic and neurocognitive aspects of patients with CPP due to hypothalamic hamartoma. We selected 133 patients with central pubertal disorders idiopathic CPP (n=71), CPP due to hypothalamic hamartoma (n=15) and normosmic isolated hypogonadropic hypogonadism (nIHH) (n=47) - and controls (n=53). TTF-1 and EAP1 genes were amplified and sequenced. Polyglutamine and polyalanine tracts of EAP1 were studied by a fragment size analyser software (GeneScan). Neurologic and neurocognitive evaluation of CPP patients due to hypothalamic hamartoma consisted of neurologic exam, electroencephalogram, brain magnetic resonance and application of intelligence scale (WISC-III, WAIS-III, WPPSI-R). We identified 25% of familial CPP cases with autosomal dominant mode of inheritance and penetrance rate of 67.5%. No TTF-1 allelic variants were identified in the patients analysed. At EAP1 gene, four synonimous allelic variants were identified: p.E87E, p.A163A, p.Y415Y and a new allelic variant p.C758C, found in CPP and nIHH patients. The allelic and genotypic distribution of theses variants of EAP1 did not differ among patients with CPP and nIHH, and controls (p >0.05). At polyglutamine and 5 distal polyalanine region, similar glutamine and alanine repeats variation was found. No significative difference of allelic frequency distribution regarding the number of glutamines and alanines repeats was found among the studied groups (p >0.05). Neurologic evaluation of CPP patients due to hypothalamic hamartoma revealed epilepsy and focal crisis with generalization in 3/15 (20%) of the patients. No significant difference between the median of the larger diameter of hypothalamic hamartoma of CPP patients with and without epilepsy was found (10 mm and 13 mm, respectively). Regarding the shape, 10 hamartomas were sessile and 5 pedunculated, and the pedunculated shape was found only in non epileptic patients. Neurocognitive evaluation performed in 11 of the 15 patients with CPP due to hypothalamic hamartoma detected 2 patients with epilepsy whose IQ were significantly lower than the IQ found in the group without epilepsy (p <0.05). In conclusion, (i) the considerable prevalence of familial CPP cases reinforce the influence of genetic factors in human puberty; (ii) germinative mutations in TTF-1 and EAP1 are not involved in the pathogenesis of central pubertal disorders; (iii) reduced neurocognitive function in patients with hypothalamic hamartoma and epilepsy suggests a deleterious effect of crisis at the central nervous system

O ácido gama-aminobutírico (GABA), principal neurotransmissor inibitório, está envolvido no mecanismo intrínseco do início da puberdade. Os efeitos inibitórios do GABA sobre a secreção de GnRH (hormônio hipotalâmico estimulador da secreção das gonadotrofinas) são mediados pelo receptor tipo A (GABAA) que é composto por diferentes subunidades organizadas de forma heteropentamérica. A subunidade a1, codificada pelo gene GABRA1 localizado no locus 5q34-35, é a mais implicada na atividade inibitória do GABA. A puberdade precoce dependente de gonadotrofinas (PPDG) predomina no sexo feminino, sendo na maioria dos casos idiopática. Recentemente, defeitos moleculares das subunidades dos receptores de GABA têm sido identificados em pacientes com anormalidades eletroencefalográficas específicas. Neste estudo, investigamos a presença de mutações funcionais ou polimorfismos do GABRA1 em meninas com a forma idiopática de PPDG e avaliamos as anormalidades EEG neste grupo. Trinta e uma meninas com diagnóstico clínico e hormonal da forma idiopática da PPDG, sendo 6 casos familiais (19,4%) e 25 casos esporádicos (80,6%), e 73 controles não relacionados foram selecionados. Todas as pacientes com PPDG apresentaram ressonância magnética de sistema nervoso central normal. Vinte e três meninas foram submetidas a estudo eletroencefalográfico (EEG). O DNA genômico foi extraído do sangue periférico de todas as pacientes e controles. A região codificadora do GABRA1 foi amplificada utilizando-se oligonucleotídeos intrônicos específicos, seguida por purificação enzimática e seqüenciamento automático. Dois polimorfismos conhecidos do GABRA1 foram também estudados pelo programa GeneScan e pela técnica de digestão enzimática (enzima TaiI). O seqüenciamento automático do GABRA1 não revelou mutações funcionais. Identificamos 7 polimorfismos no GABRA1: duas variantes exônicas 156T>C e 1323G>A, localizados no éxons 4 e 11, respectivamente, e 5 polimorfismos intrônicos - IVS2-712(GT)n, no íntron 2, caracterizado por número variável de repetições GT; IVS3+12A>T, no íntron 3; IVS8+45T>G no íntron 8; IVS9+76T>G no íntron 9 e IVS10+15G>A, no íntron 10. Estes polimorfismos não alteram o uso do sítio de splice original. Não houve diferença estatisticamente significante entre a distribuição genotípica e a freqüência alélica dos 2 polimorfismos exônicos e do polimorfismo IVS2-712(GT) encontrados no grupo de pacientes e no grupo controle. O EEG revelou anormalidades em 6 de 23 meninas (4 sem epilepsia). A distribuição genotípica e a freqüência alélica dos polimorfismos do GABRA1 não difereriram significativamente entre as pacientes com PPDG sem e com anormalidades eletroencefalográficas. Nós concluímos que mutações funcionais ou polimorfismos no GABRA1 não estão envolvidos na etiologia da forma idiopática da PPDG e não estão associadas às anormalidades eletroencefalográficas encontradas. Adicionalmente, a presença de alterações eletroencefalográficas em pacientes com PPDG sem epilepsia sugere que a análise eletroencefalográfica deva ser incluída na investigação da PPDG / The gamma-aminobutyric acid (GABA), a dominant inhibitory neurotransmitter, is involved in the intrinsic mechanism of the onset of the puberty. Their inhibitory effects on the GnRH (hypothalamic gonadotropin release hormone) secretion are mediated by type A receptor (GABAA), composed by different subunits which are organized in a heteropentameric form. The alpha-1 subunit, encode by GABRA1 gene located at locus 5q34- 35, is the most implicated in the inhibitory activity of GABA. The gonadotropin-dependent precocious puberty (GDPP) is predominant in females, being idiopathic in the majority of the cases. Recently, molecular defects of the GABA receptor subunits have been identified in patients with specific electroencephalographic (EEG) abnormalities. In this study, we investigated the presence of functional mutations or polymorphisms of the GABRA1 in girls with the idiopathic form of the GDPP and evaluated EEG abnormalities in this group. Thirty-one girls with clinical and hormonal diagnosis of GDPP idiopathic form, being 6 familial cases (19.4%) and 25 sporadic cases (80.6%), and 73 unrelated controls were selected. All patients with GDPP had normal magnetic resonance of central nervous system. Twenty-three girls were submitted to electroencephalographic study. Genomic DNA was extracted from peripheral blood of all patients and controls. The entire coding region of the GABRA1 was amplified using specific intronic oligonucleotides, followed by enzymatic purification and automatic sequencing. Two known polymorphisms of the GABRA1 were also studied by GeneScan software and digestion with restriction endonuclease TaiI. The automatic sequencing of the GABRA1 did not reveal any functional mutations. We identified 7 polymorphisms in the GABRA1: two silent exonic variants 156T>C e 1323G>A, located at exons 4 e 11, respectively, e 5 polymorphisms - IVS2-712(GT)n, at intron 2, characterized by a variable number of repeat GT; IVS3+12A>T, at intron 3; IVS8+45T>G at intron 8; IVS9+76T>G at intron 9 and IVS10+15G>A, at íntron 10. These polymorphisms did not alter the use of original splicing site. No significant statistical difference of the genotypic distribution and allele frequency of the exonic polymorphisms (156T>C and 1323G>A) and IVS2-712(GT)n between unrelated patients and control group was obtained. Electroencephalographic tracings were abnormal in 6 of 23 girls (4 without epilepsy). No significant statistical difference of the genotype distribution and allele frequence were found between patients without and with EEG abnormalities. We conclude that functional mutations or polymorphisms in the GABRA1 are not involved in the etiology of idiopathic GDPP in this study, and they are not associated with electroencephalografic abnormalities. In addition, EEG abnormalities present in girls with GDPP without epilepsy, suggest that EEG analysis should be included in the investigation of the precocious puberty.

A kisspeptina, codificada pelo gene KISS1, é um neuropeptídeo crucial na regulação do início da puberdade. A kisspeptina estimula a secreção hipotalâmica do hormônio liberador de gonadotrofinas (GnRH) após se ligar ao seu receptor GPR54. Mutações inativadoras do GPR54 são atualmente consideradas como uma causa rara de hipogonadismo hipogonadotrófico isolado (HHI) normósmico. Recentemente, uma mutação ativadora no receptor GPR54 foi implicada na patogênese da puberdade precoce dependente de gonadotrofinas (PPDG). Com base nesses achados, levantamos a hipótese de que alterações no gene KISS1 poderiam contribuir para a patogênese de distúrbios puberais centrais. O objetivo do presente estudo foi investigar a presença de variantes no gene KISS1 em pacientes com PPDG e HHI. Sessenta e sete crianças brasileiras com PPDG (63 meninas e 4 meninos) e 61 pacientes com HHI (40 homens e 21 mulheres) foram selecionados, incluindo casos esporádicos e familiares em ambos os grupos. A população controle consistiu de 200 indivíduos com história de desenvolvimento puberal normal. A região promotora e os 3 exons do gene KISS1 foram amplificados e submetidos a sequenciamento automático. Duas novas variantes no gene KISS1, p.P74S e p.H90D, foram identificadas em duas crianças não relacionadas, portadoras de PPDG idiopática. Ambas as variantes estão localizadas na região amino-terminal da kisspeptina-54 e estavam ausentes em 400 alelos controles. A variante p.P74S foi identificada em heterozigose em um menino que desenvolveu puberdade com um ano de idade. Sua mãe e avó materna, que apresentavam história de desenvolvimento puberal normal, eram portadoras da mesma variante em heterozigose, sugerindo penetrância incompleta e/ou herança sexo-dependente. A variante p.H90D foi identificada em homozigose em uma menina com PPDG, que desenvolveu puberdade aos seis anos de idade. Sua mãe, com história de menarca aos dez anos de idade, era portadora da mesma variante em heterozigose. Células transfectadas estavelmente com GPR54 foram estimuladas com concentrações crescentes de kisspeptina-54 (kp-54) humana selvagem ou contendo as mutações (kp-54 H90D e kp-54 P74S) e o acúmulo de fosfato de inositol (IP) foi medido. Nos estudos in vitro, a kp-54 P74S apresentou uma capacidade de ativação do receptor GPR54 semelhante à kp-54 selvagem. A kp-54 p.H90D mostrou uma ativação da sinalização do receptor significativamente mais potente que a kp-54 selvagem, sugerindo que essa é uma mutação ativadora. No grupo de HHI, uma nova variante (c.588-589insT) foi identificada em heterozigose na região 3 não traduzida do gene KISS1 em um paciente do sexo masculino. O papel dessa variante no fenótipo de HHI permanece indeterminado. Em conclusão, duas mutações no gene KiSS1 foram descritas pela primeira vez em associação com PPDG. / Kisspeptin, encoded by the KISS1 gene, is an important regulator of puberty onset. After binding to its receptor GPR54, kisspeptin stimulates gonadotropin-releasing hormone secretion by the hypothalamic neurons. Inactivating GPR54 mutations are a rare cause of normosmic isolated hypogonadotropic hypogonadism (IHH). Recently, a unique GPR54 activating mutation was implicated in the pathogenesis of gonadotropin dependent precocious puberty (GDPP). Based on these observations, we hypothesized that mutations in the KISS1 gene might be associated with central pubertal disorders. The aim of this study was to investigate KISS1 mutations in idiopathic GDPP and normosmic IHH. Sixty-seven Brazilian children (63 girls and 4 boys) with idiopathic GDPP and 61 patients with normosmic IHH (40 men and 21 women) were selected. Familial and sporadic cases were included in both groups. The control population consisted of 200 individuals who had normal timing of puberty. The promoter region and the 3 exons of the KISS1 gene were amplified and automatically sequenced. Two novel KISS1 missense mutations, p.P74S and p.H90D, were identified in two unrelated children with idiopathic GDPP. Both mutations were absent in 400 control alleles and are located in the amino-terminal region of kisspeptin-54. The p.P74S mutation was identified in the heterozygous state in a boy who developed puberty at 1 yr of age. His mother and maternal grandmother, who had normal pubertal development, were also heterozygous for the p.P74S mutation, suggesting incomplete penetrance and/or sex-dependent inheritance. The p.H90D mutation was identified in the homozygous state in a girl with GDPP, who developed puberty at 6 yr of age. Her mother, who had menarche at 10 yr of age, carried the p.H90D mutation in the heterozygous state. CHO cells stably transfected with GPR54 were stimulated with different concentrations of synthetic human wild type or mutant kisspeptin-54 (KP54) and inositol phosphate (IP) accumulation was measured. In vitro studies revealed that the capacity of the p.P74S mutant KP54 to stimulate IP production was similar to the wild type. The p.H90D kisspeptin-54 showed a significantly more potent activation of GPR54 signaling in comparison to the wild type in vitro, suggesting a gain-of-function mutation. In the IHH group, a heterozygous variant in the 3 UTR of the KISS1 gene (c.588-589insT) was identified. The role of this variant in the IHH phenotype remains to be determined. In conclusion, two KiSS1 mutations were described for the first time in association with GDPP.

A maioria dos casos de puberdade precoce central (PPC) em meninas permanece idiopática. A hipótese de uma causa genética vem se fortalecendo após a descoberta de alguns genes associados a este fenótipo, sobretudo aqueles implicados com o sistema kisspeptina (KISS1 e KISS1R). Entretanto, apenas casos isolados de PPC foram relacionados à mutação na kisspeptina ou em seu receptor. Até recentemente, a maioria dos estudos genéticos em PPC buscava genes candidatos selecionados com base em modelos animais, análise genética de pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico, ou ainda, nos estudos de associação ampla do genoma. Neste trabalho, foi utilizado o sequenciamento exômico global, uma metodologia mais moderna de sequenciamento, para identificar variantes associadas ao fenótipo de PPC. Trinta e seis indivíduos com a forma de PPC familial (19 famílias) e 213 casos aparentemente esporádicos foram inicialmente selecionados. A forma familial foi definida pela presença de mais de um membro afetado na família. DNA genômico foi extraído dos leucócitos do sangue periférico de todos os pacientes. O estudo de sequenciamento exômico global realizado pela técnica ILLUMINA, em 40 membros de 15 famílias com PPC, identificou mutações inativadoras em um único gene, MKRN3, em cinco dessas famílias. Pesquisa de mutação no MKRN3 realizada por sequenciamento direto em duas famílias adicionais (quatro pacientes) identificou duas novas variantes nesse gene. O MKRN3 é um gene de um único éxon, localizado no cromossomo 15 em uma região crítica para a síndrome de Prader Willi. O gene MKRN3 sofre imprinting materno, sendo expresso apenas pelo alelo paterno. A descoberta de mutações em pacientes com PPC familial despertou o interesse para a pesquisa de mutações nesse gene em 213 pacientes com PPC aparentemente esporádica por meio de reação em cadeia de polimerase seguida de purificação enzimática e sequenciamento automático direto (Sanger). Três novas mutações e duas já anteriormente identificadas, incluindo quatro frameshifts e uma variante missense, foram encontradas, em heterozigose, em seis meninas não relacionadas. Todas as novas variantes identificadas estavam ausentes nos bancos de dados (1000 Genomes e Exome Variant Server). O estudo de segregação familial em três dessas meninas com PPC aparentemente esporádica e mutação no MKRN3 confirmou o padrão de herança autossômica dominante com penetrância completa e transmissão exclusiva pelo alelo paterno, demonstrando que esses casos eram, na verdade, também familiares. A maioria das mutações encontradas no MKRN3 era do tipo frameshift ou nonsense, levando a stop códons prematuros e proteínas truncadas e, portanto, confirmando a associação com o fenótipo. As duas mutações missenses (p.Arg365Ser e p.Phe417Ile) identificadas estavam localizadas em regiões de dedo ou anel de zinco, importantes para a função da proteína. Além disso, os estudos in silico dessas duas variantes demonstraram patogenicidade. Todos os pacientes com mutação no MKRN3 apresentavam características clínicas e hormonais típicas de ativação prematura do eixo reprodutivo. A mediana de idade de início da puberdade foi de 6 anos nas meninas (variando de 3 a 6,5) e 8 anos nos meninos (variando de 5,9 a 8,5). Tendo em vista o fenômeno de imprinting, análise de metilação foi também realizada em um subgrupo de 52 pacientes com PPC pela técnica de MS-MLPA, mas não foram encontradas alterações no padrão de metilação. Em conclusão, este trabalho identificou um novo gene associado ao fenótipo de PPC. Atualmente, mutações inativadoras no MKRN3 representam a causa genética mais comum de PPC familial (33%). O MKRN3 é o primeiro gene imprintado associado a distúrbios puberais em humanos. O mecanismo preciso de ação desse gene na regulação da secreção de GnRH necessita de estudos adicionais / Most cases of central precocious puberty (CPP) in girls remain idiopathic. The hypothesis of a genetic cause has been strengthened after the discovery of some genes associated with this phenotype, particularly those involved with the kisspeptin system (KISS1 and KISS1R). However, genetic defects in KISS1 and its receptor are rare and have been identified in only a few patients with CPP.over the past years. To date, most genetic studies in CPP was based mainly on a candidate gene approach, including genes selected in animal studies, human models of patients with hypogonadotropic hypogonadism or in genome wide association studies. In the present study, we used whole exome sequencing, a more advanced method of sequencing, to identify variants associated with CPP. Thirty-six patients with the familial form of CPP (19 families) and 213 apparently sporadic cases were initially selected. The familial form was defined by the presence of more than one member affected in the family. Genomic DNA was extracted from peripheral blood leukocytes in all patients. Whole exome sequencing performed by ILLUMINA technique in 40 members of 15 families with CPP, identified inactivating mutations in a single gene, MKRN3, in five out of these families. Analysis of MKRN3 mutations performed by automatic sequencing in two additional families (four patients) identified two novel mutations. MKRN3 is an introless gene located on chromosome 15, in the Prader Willi syndrome critical region, and it is expressed only by the paternal allele due to the maternal imprinting. Following the initial findings, we searched for MKRN3 mutations in 213 patients with apparently sporadic CPP using polymerase chain reaction followed by direct enzymatic purification and automated sequencing (Sanger). Three new mutations and two previously reported, including four frameshifts and one missense variant was identified in six unrelated girls with CPP. All variants were not described in the two databases (1000 Genomes and Exome Variant Server). The familial segregation analysis performed in three out of these girls with apparently sporadic CPP and MKRN3 mutations confirmed the autosomal dominant inheritance with complete penetrance and exclusive transmission through the paternal allele, revealing familial inheritance in apparently sporadic cases. Most of these MKRN3 mutations were frameshifts or nonsense, leading to premature stop codons and truncated proteins, thus demonstrating positive genotype- phenotype correlation. The two missense mutations (p.Arg365Ser and p.Phe417Ile) identified were located within zinc finger motifs, regions predicted to be essential for the protein function. Besides that, all missense mutations were predicted to be pathogenic by in silico analysis. All patients carrying MKRN3 mutations exhibited typical clinical and hormonal features of premature activation of the reproductive axis. The median age of puberty onset was 6.0 years in girls (ranging from 3.0 to 6.5) and 8.0 years in boys (ranging from 5.9 to 8.5). In view of the imprinting phenomenon, methylation analysis was also performed in a subgroup of 52 patients with CPP by MSMLPA technique, but no methylation abnormalities were detected. In conclusion, our work has identified a new gene associated with CPP. Currently, inactivating mutations in MKRN3 represent the most common genetic cause of familial CPP (33%). MKRN3 is the first imprinted gene associated with pubertal disorders in humans. However, its precise mechanism of action in the regulation of GnRH secretion needs further studies

A idade normal para início da puberdade em meninas varia bastante, de 8 a 13 anos, e os genes envolvidos nesse controle são parcialmente conhecidos. Fatores ambientais, como alimentação e exposição a disruptores endócrinos, contribuem para essa variabilidade, de modo que genes modulados epigeneticamente podem justificar parte da complexidade desse processo. O termo epigenética se refere às modificações na expressão gênica que não são causadas por alterações na sequência do DNA. A metilação do DNA é o mecanismo epigenético mais bem estudado. Na última década surgiram evidências demonstrando a relação entre metilação do DNA e desenvolvimento puberal. Em fêmeas de roedores, a hipermetilação do DNA levou à puberdade precoce. Em humanos, a puberdade precoce central (PPC) familial causada por mutações nos genes MKRN3 e DLK1 é considerada um defeito do imprinting, fenômeno epigenético no qual apenas um dos alelos parentais é expresso, estando o outro metilado e inativo. Além disso, um conceito atual propõe que o início da puberdade requer a repressão epigenética de fatores inibidores do eixo gonadotrófico. Recentemente, genes zinc finger (ZNF) foram relacionados ao processo puberal, e muitos deles codificam repressores transcricionais. Neste trabalho, estudamos a metilação do DNA do sangue periférico de 10 pacientes do sexo feminino com PPC familial (casos índices) e 33 meninas com desenvolvimento puberal normal (15 pré-púberes e 18 púberes), usando a plataforma Human Methylation 450 BeadChip. Duas pacientes tinham PPC de causa genética (uma com mutação no MKRN3 e outra com deleção no DLK1) e oito tinham PPC idiopática, sem mutações identificadas pelo sequenciamento exômico global. Cento e vinte regiões diferencialmente metiladas foram identificadas entre as meninas saudáveis pré-púberes e púberes, estando 74% delas no cromossomo X. Apenas uma região mostrou-se hipometilada no grupo púbere e, de maneira importante, contém a região promotora do ZFP57, fator necessário para manutenção do imprinting. Uma vez que a hipermetilação nas regiões promotoras dos genes é relacionada à inibição transcricional, o achado de hipermetilação global do DNA na puberdade sugere que haja inibição de fatores inibidores do eixo gonadotrófico, o que resultaria no início do processo puberal. O receptor estrogênico destacou-se como um fator transcricional que se liga a sete genes diferencialmente metilados entre os controles pré-púberes e púberes. As pacientes com PPC apresentaram mais sítios CpG hipermetilados tanto na comparação com as meninas pré-púberes (81%) quanto púberes (89%). Há doze genes ZNF contendo sítios CpG hipermetilados na PPC. Não foram encontradas anormalidades de metilação nos genes MKRN3 e DLK1 nem em suas regiões regulatórias. Em conclusão, este estudo evidenciou hipermetilação global do DNA em meninas com puberdade normal e precoce, sugerindo que esse padrão é uma marca epigenética da puberdade. Pela primeira vez, mudanças no metiloma de pacientes com PPC foram descritas. Modificações na metilação de vários genes ZNF parecem compor a complexa rede de mecanismos que leva ao início da puberdade humana / Normal puberty initiation varies greatly among girls, from 8 to 13 years, and the genetic basis for its control is partially known. Environmental factors, such as nutrition and exposure to endocrine disruptors, contribute to this variance, and epigenetically modulated genes may justify some of the complexity observed in this process. Epigenetics refers to alterations in gene expression that are not caused by changes in DNA sequence itself. DNA methylation is the best studied epigenetic mechanism. In the last decade, evidence has emerged showing the relationship between DNA methylation and pubertal development. In female mice, DNA hypermethylation led to precocious puberty. In humans, familial central precocious puberty (CPP) caused by mutations in the MKRN3 and DLK1 genes is considered a disorder of imprinting, an epigenetic phenomenon in which only one parental allele is expressed, and the other allele is methylated and inactive. In addition, animal studies indicated that pubertal timing requires epigenetic repression of inhibitory factors of the gonadotrophic axis. Recently, zinc finger genes (ZNF) were related to pubertal development, many of which encode transcriptional repressors. In the present study, we analyzed the DNA methylation of peripheral blood samples from 10 female patients with familial CPP (index cases) and 33 girls with normal pubertal development (15 pre-pubertal and 18 pubertal), using the Human Methylation 450 BeadChip assay. Genetic CPP was diagnosed in two patients (one with a MKRN3 mutation and the other with a DLK1 deletion). The remaining eight cases with idiopathic CPP were previously evaluated by whole exome sequencing and no causative mutations were identified so far. We evidenced 120 differentially methylated regions between pre-pubertal and pubertal healthy girls, and 74% of them were located at the X chromosome. Only one genomic region was hypomethylated in the pubertal group. Of note, it contains the promoter region of ZFP57, an important factor for imprinting maintenance. As DNA hypermethylation in gene promoters is related to gene silencing, the finding of global DNA hypermethylation in puberty suggests inhibition of inhibitory factors of the hypothalamic-pituitary-gonadal axis that results in puberty onset. Importantly, the estrogen receptor was identified as a transcriptional factor that binds to seven differentially methylated genes associated with pubertal process. Patients with CPP exhibited more hypermethylated CpG sites compared to both pre-pubertal (81%) and pubertal (89%) controls. Twelve ZNF genes were recognized as having hypermethylated CpG sites in CPP. The methylation analyses of MKRN3 and DLK1 genes showed no abnormalities. In conclusion, this study revealed a widespread DNA hypermethylation in girls with normal and precocious puberty, suggesting that this pattern can be an epigenetic signature of puberty. For the first time, changes in the methylome of patients with CPP were described. We highlight that alterations in methylation levels of several ZNF genes may impact the onset of human puberty

A pubarca precoce (PP) é definida como o desenvolvimento de pêlos pubianos antes dos 8 anos de idade em meninas e 9 anos de idade em meninos. Embora a PP não interfira diretamente com os eventos da puberdade, algumas evidências sugerem que estas meninas tenham maior risco para desenvolver, mais tarde, a Síndrome dos Ovários Policísticos (PCOS). A 17ß-hidroxiesteróide desidrogenase tipo 5 (17ßHSD5) é a principal responsável pela conversão de androstenediona em testosterona. Variações no gene que codifica para essa enzima, em especial os polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), podem estar relacionados com hiperandrogenismo e PCOS. A vitamina D, além dos efeitos sobre metabolismo ósseo, parece modular outras ações extra-esqueléticas, incluindo secreção e sensibilidade tecidual à insulina. A Vitamina D vem sendo associada com resistência insulínica e variantes do gene do receptor da vitamina D (VDR), vem sendo estudadas em populações de risco como no diabetes. No entanto, pouco se sabe sobre o envolvimento destes polimorfismos na PP. Os objetivos do presente trabalho foram: Avaliar os níveis de 25-hidroxivitamina D; determinar a frequência dos polimorfismos FokI, BsmI, ApaI e TaqI do gene do VDR e do SNP-71AG do gene da 17ßHSD5; verificar se existe associação entre esses polimorfismos com variáveis antropométricas, metabólicas e hormonais em uma amostra de pacientes com PP e controles do sul do Brasil. Foram arroladas 36 meninas com PP e 197 controles saudáveis. As genotipagens foram realizadas por PCR em tempo real para os SNPs -71AG, BsmI e FokI e por PCR-RFLP para os SNPs ApaI e TaqI. O SNP -71 AG do gene da 17ßHSD5 apresentou distribuição genotípica de 52,4% AA, 39,1% AG e 8,6% GG, sendo a frequência dos alelos A:G de 0,72:0,28. Analisando os dois grupos, verificamos uma maior freqüência do alelo variante (G) no grupo de meninas com PP quando comparadas aos controles (0,37 e 0,26, respectivamente), no entanto sem diferença estatística (p=0,054); não foram verificadas associações do polimorfismo com os dados clínicos e hormonais. As meninas com PP apresentaram níveis séricos de 25(OH)D inferiores aos das meninas controles (18,08±8,32 versus 21,27±7,03; p=0,032). Na análise dos polimorfismos, observou-se que o genótipo polimórfico GG do SNP ApaI TG, apresentou uma frequência maior em PP (30,6%) do que nas controles (16,2%) (Odds Ratio: 2,269; 95% Intervalo de Confiança: 1,015 – 5,076; p=0,042). Este genótipo foi também associado com níveis mais baixos de estradiol (35,30 (14,80 – 50,48) versus 12,22 (6,49 – 23,69); p=0,030) e testosterona total (0,52 (0,39 – 0,84) versus 0,20 (0,11 – 0,47); p=0,009) nas meninas com PP, mas não foi associado com os níveis de 25(OH)D. Por outro lado, verificou-se associação entre a presença dos polimorfismos TaqI TC (genótipo TC+CC) e BsmI GA (genótipo GA+AA) e níveis séricos de 25(OH)D mais elevados no grupo de meninas saudáveis (19,86±7,16 versus 22,55±6,69, p=0,007; 19,53±6,94 versus 22,88±6,76, p=0,001, respectivamente). Em conclusão, os dados deste estudo indicam que: 1) houve maior freqüência do alelo variante G SNP -71 AG do gene da 17βHSD5, com uma associação limítrofe desse alelo com o diagnóstico clínico de PP; 2) o polimorfismo ApaI TG associou-se com PP e parece estar modulando os processos esteroidogênicos nas meninas com PP; 3) houve uma interação entre os polimorfismos TaqI TC e BsmI GA e concentrações circulantes de vitamina D em meninas do sul do Brasil. / Precocious pubarche (PP) is usually defined as the development of pubic hair before the age of 8 in girls and age of 9 in boys. Although the PP does not interfere directly in puberty events, some evidence suggests that these girls have higher risk for the development of Polycystic Ovary Syndrome (PCOS) at later ages. The Type 5 17β-Hydroxysteroid Dehydrogenase (17ßHSD5) is the principal responsible for the conversion of androstenedione to testosterone. Variations in the gene encoding for this enzyme, especially Single Nucleotide polymorphisms (SNPs), may be related with hyperandrogenism, and PCOS. Besides the effects on bone metabolism, vitamin D appears to modulate other extra-skeletal actions, including secretions and tissue sensitivity to insulin. Vitamin D has been associated with insulin resistance and variants in the vitamin D receptor (VDR) gene, have been studied in populations at risk of Diabetes. However, little is known about these polymorphisms in the PP. The aims of this work were: to evaluate the levels of the 25-hydroxyvitamin D; to determine the polymorphisms FokI, BsmI, ApaI and TaqI in VDR gene and SNP -71AG in 17ßHSD5 gene frequencies; to asses if exist association between this SNPs and anthropometric, metabolic and hormonal characteristics in patients with PP and controls of the southern Brazil. Were enrolled 36 girls with PP and 197 healthy controls. Genotypic analyzes were evaluated by Real Time for the SNPs -71AG, BsmI and FokI and by PCR-RFLP for the ApaI e TaqI polymorphisms. Genotype frequency for SNP -71 AG of the 17ßHSD5 gene was 52.4% AA, 39.1% AG and 8.6% GG, A:G allelic frequency was 0.72:0.28. Analyzing both groups, higher frequency of the variant allele (G) in patient PP than controls (0.37 e 0.26, respectively) was found but without statistical difference (p=0.054); there were no associations between this polymorphism and clinical and hormonal features. PP girls have serum levels of 25(OH)D lower than those from control group (18.08±8.32 versus 21.27±7.03; p=0.032). The polymorphism analyze was observed that genotype GG of the SNP ApaI TG showed a higher frequency in PP (30.6%) than controls (16.2%) (Odds Ratio: 2.269; 95% confidence interval: 1.015 – 5.076; p=0.042). The same genotype was associated with lower estradiol (35.30 (14.80 – 50.48) versus 12.22 (6.49 – 23.69); p=0.030) and total testosterone levels (0.52 (0.39 – 0.84) versus 0.20 (0.11 – 0.47); p=0.009), in girls with PP. There were no association between this polymorphism and serum 25(OH)D. On the other hand, there was association between the presence of the polymorphisms TaqI TC (TC + CC genotype) and BsmI GA (GA + AA genotype) and higher serum 25(OH)D in the group of healthy girls (19.86 ± 7.16 versus 6.69 ± 22:55 , p = 0.007; 19:53 ± 6.94 versus 22.88 ± 6.76, p = 0.001, respectively). In conclusion, data from this study indicate that: 1) there was a higher frequency of the variant allele G of the SNP -71 AG of the 17ßHSD5 gene, with a borderline association of this allele with the clinical diagnosis of PP; 2) ApaI TG polymorphism is associated with PP and seems to modulate the processes steroidogenesis in girls with PP; 3) there was an interaction between the polymorphisms TaqI TC and BsmI GA and vitamin D concentrations in girls from southern Brazil.

Pubarca precoce (PP), definida como o surgimento de pelos pubianos antes dos oito anos de idade em meninas após exclusão de causas secundárias, tem sido associada a maior prevalência de componentes da síndrome metabólica e desenvolvimento da síndrome dos ovários policísticos (PCOS) na adolescência. Em mulheres com PCOS, foi relatado aumento da massa ventricular esquerda (MVE) e disfunção diastólica, associados à resistência insulínica (RI). Os objetivos dos estudos foram: 1) avaliar a MVE e a função cardíaca sistólica e diastólica através de ecocardiografia em meninas com PP e controles, além de analisar a associação entre os parâmetros cardíacos com androgênios e marcadores de RI; 2) determinar a frequência da PCOS em uma coorte de meninas com PP na pós-menarca e avaliar se existem preditores para o desenvolvimento da PCOS. Variáveis clínicas, hormonais e metabólicas, ecocardiografia e composição corporal foram obtidas em 35 meninas com PP e 35 controles saudáveis pareadas pela idade (artigo 1). Trinta e quatro meninas com mais de dois anos pós-menarca da coorte de PP da Unidade de Endocrinolgia Ginecológica do Hospital de Clínicas de Porto Alegre (UEG/HCPA) foram classificadas em PCOS e não-PCOS e seus dados pré-puberais foram analisados para detectar preditores do desenvolvimento de PCOS e comparados com os de 17 meninas controles saudáveis da mesma idade (artigo 2). Após ajuste para gordura corporal total, a MVE foi maior no grupo PP (97,31 ± 33,37 vs. 81,25 ± 19,06 g, p = 0,017), bem como a onda A’ (5,66 ± 1,34 vs. 5,09 ± 0,98 cm / s, p = 0,025), uma medida da função diastólica. O índice de androgêncios livres (FAI) e gordura corporal total foram preditores independentes de maior MVE e, juntamente com HOMA-IR contribuíram com 72% da variabilidade da MVE no grupo PP (artigo 1). No segundo artigo, 44,1% das meninas com PP foram diagnosticadas com PCOS na pósmenarca. Na pré-puberdade, esse grupo apresentou maior índice de massa corporal (IMC) e HOMA-IR em relação às controles, bem como níveis mais elevados de testosterona, escore de hirsutismo e insulina em jejum quando comparadas às não-PCOS e às controles. O risco para o desenvolvimento de PCOS entre as PPs esteve associado ao IMC z-escore ≥ 2 (odds ratio [OR] = 4; intervalo de confiança 95% [IC] 1.33 – 18.66); escore de Ferriman-Galwey ≥ 4 (OR = 2,7; IC 95% 1,15-5,14); HOMA-IR ≥ 2,42 (OR = 7; IC 95% 1,39-12,0) e volume ovariano ≥ 1,17 mL (OR = 8; IC 95% 1,60-39,9) no período pré-puberal. Em conclusão, meninas com PP apresentaram maior MVE associada aos níveis de androgênios, RI e gordura corporal total. Além disso, foi encontrada alta freqüência de PCOS na coorte de PP da UEG/HCPA. Obesidade, maior escore de hirsutismo, RI e volume ovariano na pré-puberdade foram preditores de desenvolvimento da PCOS na adolescência. / Precocious pubarche (PP) in girls, defined as idiopathic appearance of pubic hair before the age of eight years, has been associated with higher prevalence of components of metabolic syndrome and post pubertal development of polycystic ovary syndrome (PCOS). Increased left ventricular mass (LVM) and diastolic dysfunction have been reported in women with PCOS associated with insulin resistance (IR). The aims of the studies were: 1) to assess LVM and cardiac systolic and diastolic function using echocardiography in girls with PP and controls, and to analyze the relationship between cardiac parameters with androgens and IR; 2) to determine the frequency of PCOS in a cohort of postmenarcheal PP girls and to assess whether possible predictors exist for development of PCOS Clinical, hormonal and metabolic profiles, echocardiography and body composition were examined in 35 PP girls and 35 healthy age-matched controls (article 1). Thirty-four postmenarcheal girls with PP of the Gynecological Endocrinology Unit, Division of Endocrinology of Hospital de Clínicas de Porto Alegre (GEU/HCPA) clinic cohort were classified as PCOS and non-PCOS and prepubertal data were analyzed to detect PCOS development predictors and compared with data of 17 age-matched controls (article 2). After adjusting for total body fat, LVM was higher in the PP group (97.31 ± 33.37 vs. 81.25 ± 19.06 g, p = 0.017) as well as A’ wave (5.66 ± 1.34 vs. 5.09 ± 0.98 cm/s, p=0.025), a measurement of diastolic function. Free androgen index (FAI) and total body fat were independent predictors of higher LVM, and together with HOMA-IR contributed with 72% of LVM variability in the PP group (article 1). In the second article, fifteen (44.1%) PP girls were classified as PCOS and had higher body mass index standard deviation score (BMI SDS) and HOMA-IR than controls, as well as higher testosterone, hirsutism score and fasting insulin than non-PCOS girls and controls in prepubertal period. The risk for PCOS development among PP girls increased with prepubertal BMI SDS ≥ 2 (odds ratio [OR] = 4; 95% confidence interval [CI] 1.33 – 18.66), Ferriman-Galwey hirsutism score ≥ 4 (OR = 2.7; 95% CI 1.15 - 5.14), HOMA-IR ≥ 2.42 (OR = 7; 95% CI 1.39 - 12.0) and ovarian volume ≥ 1.17 mL (OR= 8; 95 CI 1.60 – 39.9). In conclusion, PP girls had greater LVM associated with higher androgen levels, IR, and total body fat, occurred early in pubertal development. In addition, we found high frequency of PCOS in Southern Brazil PP cohort. Obesity, clinical androgenism, IR and ovarian volume were predictors of development of PCOS later.

Introdução: Na adolescência ocorre importante período de desenvolvimento sexual e acentuado crescimento corporal, caracterizado por alterações na quantidade e distribuição de gordura e massa magra diferente entre os sexos com importante impacto no estado nutricional, tanto atual como futuro. Objetivo: Analisar a associação entre maturação sexual e adiposidade em crianças e adolescentes. Método: Foi realizado estudo longitudinal com 617 estudantes de 8 a 18 anos de idade de duas escolas do município de São Paulo. Foram realizadas três coletas de dados com intervalo de 6 meses.. Dados de peso, estatura, perímetro da cintura foram coletados. O excesso de peso foi classificado com base nos valores críticos do índice de massa corporal (IMC) para crianças e adolescentes brasileiros. Valores de resistência (R), reactância (Xc), ângulo de fase e composição corporal foram obtidos por meio de impedância bioelétrica. O estágio de maturação sexual (EMS) foi auto-avaliado e os indivíduos foram distribuídos em quartis de idade segundo EMS e sexo. Foram comparados os indivíduos com maturação relativamente acelerada com os demais indivíduos. Resultados: Foi observada associação negativa entre escore z do IMC e idade de início da maturação sexual em meninos. A maturação sexual relativamente acelerada se associou com excesso de peso e com maior incremento nos valores de escore z do IMC. Meninas com maturação relativamente acelerada apresentaram maior adiposidade central. A maturação acelerada se associou a R/E, Xc/E e ângulo de fase e quantidade absoluta de massa magra. Menores vetores de impedância foram observados em meninas com maturação acelerada. Conclusão: A maturação sexual acelerada associouse a alterações nos parâmetros bioelétricos, composição corporal, maior incremento no IMC e obesidade em crianças e adolescentes / Adolescence is considered an important period of sexual development and an increase body-growth, characterized by changes in the amount and distribution of fat and lean mass distinct between sexes, with a significant impact on nutritional status, current and future. Objective: To evaluate the association between sexual maturation and adiposity in children and adolescents. Method: We conducted a longitudinal study with 617 students 8-18 years old from two schools in São Paulo. Were performed three data collections at intervals of six months. Data on weight, height, waist circumference were collected. Overweight was classified based on cutoffs of body mass index (BMI) for Brazilian children and adolescents. Resistance (R), reactance (Xc), phase angle (PA) and body composition values were obtained by bioelectrical impedance. The sexual maturation stage (SMS) was self-assessed and subjects were divided into quartiles of age second sex and SMS. We compared the subjects with relatively rapid maturation with other individuals. Results: We observed a negative association between BMI z score and age of onset of sexual maturation in boys. The relatively rapid sexual maturation was associated with overweight and greater increase in the values of z scores of BMI. Girls with relatively rapid maturation had higher central adiposity. The accelerated maturation was associated with R/H, Xc/H and PA and the absolute amount of lean mass. Lower impedance vectors were observed in girls with accelerated maturation. Conclusion: The accelerated sexual maturation was associated with changes in bioelectrical parameters, body composition, greater increase in BMI and obesity in children and adolescents

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.

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