Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joicematosbiselli_tese.pdf: 4248277 bytes, checksum: 46a8e90eea3be6a03251e5b3d7d8b0e5 (MD5) Previous issue date: 2011-11-28 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo / Trisomy 21 is the genetic basis of Down syndrome (DS), the most common human chromosomal disorder. DS phenotype may include several dysmorphic features, intellectual disability, immunological alteration, congenital heart disease, high risk for specific types of leukemia and neurological alterations. There are basically two hypotheses to explain how the presence of three copies of chromosome 21 results in DS phenotype. The gene dosage effect hypothesis states that over-expression in about 50% of a specific gene or a group of genes located on chromosome 21 present in triplicate in DS individuals is directly responsible for DS features. The second hypothesis suggests the existence of secondary effects of trissomic genes that affect multiple metabolic pathways, resulting in cellular dysfunction. Recent studies show that trisomy 21 results in the over-expression of microRNAs, small molecules of noncoding RNA involved in post-transcriptional gene regulation, which could result in low expression of specific proteins and contribute to DS phenotype. Objective: To identify differentially expressed microRNAs in peripheral blood mononuclear cells of DS and non-DS children and to identify biological processes relevant to DS pathogenesis associated with predicted gene targets of microRNAs differentially expressed in DS children. Casuistic and Methods: Six children with free trisomy 21 and six control children were included in the study. Mature microRNAs were quantified using TaqMan® Low Density Arrays (Applied Biosystems), which enable the quantification of 754 mature microRNAs by real time quantitative polymerase chain reaction (qPCR) using fluorescent probes. The target prediction was performed using the software TargetScanHuman v. 5.2. Information about gene targets was obtained using the software Bioprocess, a database that obtains data from the National Center for Abstract xvi Biotechnology Information (NCBI). Results: Of the 490 mature microRNAs expressed in this cell type, 49 are low-expressed in DS group. The microRNAs located in chromosome 21 did not present differential expression between the groups. Bioinformatics analysis showed that genes involved in several relevant biological process to DS, including apoptosis, reactive oxygen species metabolism, mitochondrial metabolism, immune system, cell aging, cycle and division and control of gene expression, are predicted targets of microRNAs differentially expressed in DS children. Conclusion: DS children present low expression of microRNAs not located on chromosome 21 in peripheral blood mononuclear cells, as compared to children without DS. Biological processes relevant to DS pathogenesis are associated with predicted gene targets of microRNAs differentially expressed in DS children. / A trissomia do cromossomo 21 é a base genética da síndrome de Down (SD), a cromossomopatia humana mais frequente. O fenótipo da SD pode incluir várias características dismórficas, deficiência intelectual, alterações imunológicas, cardiopatias congênitas, risco aumentado para leucemias específicas, alterações neurológicas, entre outras. Existem basicamente duas hipóteses que tentam explicar como a presença de três cópias do cromossomo 21 resulta no fenótipo Down. De acordo com a hipótese do efeito da dosagem gênica , a expressão elevada em cerca de 50% de um gene específico ou de um grupo de genes do cromossomo 21 presente em triplicata em indivíduos com SD seria diretamente responsável pela manifestação de características da síndrome. A segunda hipótese sugere a existência de efeitos secundários de genes trissômicos, que afetariam múltiplas vias metabólicas, resultando em disfunção celular. Estudos recentes mostram que a trissomia do cromossomo 21 resulta na expressão elevada de microRNAs, pequenas moléculas de RNAs nãocodificantes envolvidos na regulação gênica pós-transcricional, o que pode levar à redução da expressão de proteínas específicas e contribuir para o fenótipo da SD. Objetivo: Identificar microRNAs diferencialmente expressos em células mononucleares do sangue periférico de crianças com SD em relação a crianças sem a síndrome e identificar processos biológicos relevantes para a patogênese da SD associados a genes-alvo preditos de microRNAs diferencialmente expressos em crianças com SD. Casuística e Métodos: Foram incluídas no estudo seis crianças com trissomia livre do cromossomo 21 e seis crianças sem a síndrome. A quantificação de microRNAs maduros foi realizada utilizando-se TaqMan® Low Density Arrays (Applied Biosystems), que possibilita a investigação da expressão de 754 microRNAs maduros Resumo xiv pelo método de reação em cadeia da polimerase quantitativa (PCRq) fluorescente em tempo real. A predição de genes-alvo dos microRNAs foi realizada utilizando-se o programa TargetScanHuman v. 5.2. Para obtenção de informações sobre os genes-alvo preditos foi utilizada a ferramenta Bioprocess, um banco de dados alimentado com informações do National Center for Biotechnology Information (NCBI). Resultados: Dos 490 microRNAs maduros expressos no tipo celular investigado, 49 apresentaram expressão reduzida no grupo de crianças com SD. Os microRNAs localizados no cromossomo 21 não apresentaram expressão diferencial entre os grupos. A análise de Bionformática revelou que genes envolvidos em diversos processos biológicos relevantes para a SD, tais como apoptose, metabolismo de espécies reativas de oxigênio, metabolismo mitocondrial, sistema imunológico, envelhecimento, ciclo e divisão celular e controle da expressão gênica, são alvos preditos de microRNAs diferencialmente expressos em crianças com SD. Conclusão: Crianças com SD apresentam expressão reduzida de microRNAs não localizados no cromossomo 21 em células mononucleares do sangue periférico, em relação a crianças sem a síndrome. Processos biológicos relevantes para a patogênese da SD estão associados a genes-alvo preditos de microRNAs diferencialmente expressos em crianças com SD.