Les miopaties miofibril•lars (MFM) són un grup heterogeni de malalties musculars progressives, que es caracteritzen morfològicament per la dissolució focal de les miofibril•les, l’acumulació dels productes que resulten de la degradació miofibril•lar i l’expressió ectòpica de múltiples proteïnes en forma d’agregats intracitoplasmàtics insolubles. Les MFM estan causades per mutacions a diferents gens, la majoria dels quals codifiquen per proteïnes sarcomèriques del disc Z o bé per proteïnes que resulten indispensables per mantenir-ne la seva integritat. Aquestes són la desmina, l’αB-cristal•lina, la miotilina, la ZASP (Z-band alternatively spliced PDZ motif-containing protein) i la filamina C. Altres gens que s’inclouen en classificacions més àmplies de les MFM són el gen del FHL1 (four-and-a-half LIM domain 1), el gen del BAG3 (Bcl-2- associated athanogene-3) o el gen de la plectina.

La hiperplasia suprarrenal congénita (HSC) comprende un conjunto de trastornos hereditarios de la esteroidogénesis, causados por la deficiencia de alguna de las enzimas necesarias para la conversión del colesterol en cortisol. El más frecuente es el déficit en 21-hidroxilasa, responsable de cerca del 90% de los casos de HSC. El déficit en 21-hidroxilasa es una enfermedad hereditaria autosómica recesiva, causado por una alteración genética en el gen CYP21B que codifica la enzima.Esta enfermedad presenta un espectro muy amplio de manifestaciones clínicas; desde formas severas que se presentan al nacimiento, en las que la virilización puede ir o no acompañada de un síndrome pierde sal, hasta formas más leves en que los signos de virilización se presentan más tardíamente. La incidencia de las formas clásicas de este déficit, oscila alrededor de 1:10.000-15.000 nacimientos, mientras la de las formas no clásicas se ha estimado en 1:1.000 en la población blanca, con marcadas variaciones étnicas.El objetivo ha sido la caracterización clínica, biológica y genética de la HSC por déficit en 21-hidroxilasa de una población de la Comunitat Autònoma de Catalunya, con el fin de poder realizar un diagnóstico etiológico concluyente y establecer el consejo genético familiar completo.Han colaborado 53 familias (106 cromosomas no emparentados) con al menos un hijo diagnosticado de HSC por déficit en 21-hidroxilasa, siendo el total de individuos estudiados de 214. De este total, 71 son pacientes que según los síntomas clínicos fueron clasificados en: 13 SW; 5 SV y 53 NC; 102 son progenitores y 41 son hermanos de dichos pacientes, ninguno de ellos clínicamente afecto.Para la determinación de la función hormonal se practicó una prueba de estimulación con corticotropina (test de ACTH), con valoración de las concentraciones plasmáticas de 17-hidroxiprogesterona antes y tras 30 minutos de la inyección. La determinación de los antígenos de Clase I y Clase II del Sistema HLA, se realizó mediante la técnica de Microlinfocitotoxicidad. El análisis genético consistió en la detección de grandes reordenamientos mediante la técnica de "Southern blot", y la detección de nueve de las mutaciones puntuales más comunes mediante el diseño de una nueva metodología en la que se emplean dos estrategias según la mutación a detectar: ganancia o pérdida de al menos una diana de restricción en el producto de PCR amplificado a partir de DNA genómico o creación de una diana de restricción por amplificación (ACRS-PCR) y posterior digestión con una enzima de restricción apropiada.El test de ACTH se confirma como fiable, ya que no se observaron falsos positivos ni falsos negativos en los valores obtenidos de 17-hidroxiprogesterona post estimulación. El nomograma de 17-hidroxiprogesterona proporciona un patrón hormonal que facilita, en la mayoría de los casos, el diagnóstico de las distintas formas de presentación clínica del déficit. No se observó la presencia del antígeno HLA-Bw47 en ninguno de los grupos analizados. Las formas no clásicas se encuentran significativamente asociadas al haplotipo HLA-B14-DR1, mientras que las formas clásicas al antígeno HLA-B5(w51).La metodología utilizada para el análisis molecular del gen ha permitido detectar la mutación causal en el 89,62% de los cromosomas afectos, evaluados globalmente, consolidándose ésta como altamente efectiva en el diagnóstico de esta patología. Las mutaciones más frecuentes observadas han sido: Intrón 2 (50%) en SW; Intrón 2 (50%) y I172N (16,6%) en SV y V281L (61,5%) en NC. El análisis de los pedigrees ha permitido diagnosticar veintiséis formas crípticas y revelar en dos casos la presencia de mutaciones originadas de novo. La concordancia hallada entre el genotipo y el fenotipo ha sido del 97,2%, de ahí, que las predicciones desde el genotipo han de ser hechas todavía con gran cautela.

Numerosos estudios han relacionado la enfermedad de Alzheimer (EA) con defectos mitocondriales. Tales defectos incluyen anomalías de tipo estructural, bioquímico y genético. Entre las de tipo genético destacan los reordenamientos y las mutaciones puntuales descritas en el DNA mitocondrial (mtDNA). Otros estudios no han podido confirmar esos hallazgos. Objetivo: Estudiar la incidencia de defectos en el mtDNA (mutaciones puntuales, reordenamientos, depleción, reducción en la expresión de genes mitocondriales) de pacientes con EA y la actividad de la cadena respiratoria mitocondrial y determinar las posibles diferencias respecto a individuos control. Pacientes y métodos. Necropsias de cerebelo, córtex frontal e hipocampo de pacientes con EA y controles. También se dispuso de sangre de enfermos vivos diagnosticados de EA y de controles. Resultados: No se observaron diferencias entre pacientes y controles, ni en tejidos cerebrales ni en sangre en los análisis realizados mediante Southern. No se halló asociación entre las mutaciones puntuales analizadas, reordenamientos, depleción o reducción en la expresión de genes mitocondriales y la EA. Pacientes y controles mostraros similares tasas de respiración y actividades enzimáticas de los complejos respiratorios, tampoco hubo diferencias significativas al estudiar la peroxidación (indicador del estrés oxidativo) en pacientes y controles. Conclusiones. Los resultados obtenidos no apoyan la hipótesis de una implicación mitocondrial en la EA en los pacientes analizados, lo cual no descarta la posible existencia de otras mutaciones puntuales en otras regiones no analizadas y/o eventualmente de otros defectos mitocondriales no analizados en esta tesis que contribuyan al desarrollo de la EA. / There is mounting evidence for mitochondrial involvement in neurodegenerative diseases including Alzheimer's and Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis. Defects in mitochondrial oxidative phosphorylation have frequently been associated with Alzheimer's disease (AD). Cybrid technology has facilitated the study of energy metabolism in AD, suggesting that the most consistent mitochondrial electron transport chain (ETC) defect reported in AD, a deficit in cytochrome c oxidase, could be determined by the mitochondrial genome (mtDNA). These and other findings have raised the issue of whether genetic alterations, inherited or acquired, underlie the disordered energy metabolism. The study of mitochondrial genetics in AD patients has been performed with the idea that any mtDNA defect has potential consequences in ETC, contributing to mitochondrial dysfunction through ATP production impairment, which could interfere among others, with calcium homeostasis, amyloid metabolism and reactive oxygen species generation, enhancing the susceptibility of neurons to cell death.

L'atròfia muscular espinal (AME) és una malaltia autosòmica recessiva que es caracteritza per la degeneració i pèrdua de les neurones motores de la banya anterior de la medul·la espinal, el que porta a una paràlisi muscular progressiva a causa de la denervació i atròfia de les fibres musculars. La seva incidència és d'1 de cada 6000/10000 naixements i la freqüència de portadors a la població és aproximadament 1 en 50. La meitat dels casos són formes greus (tipus I) que moren abans dels dos anys d'edat. L'AME està causada per l'absència del gen SMN1 (Survival Motor Neuron) que codifica una proteïna completa i funcional. En canvi, tots els afectats tenen una forma homòloga d'aquest gen, SMN2 que codifica una proteïna incompleta que no pot evitar les manifestacions de la malaltia. Els objectius d'aquesta tesi han estat l'estudi de la malaltia durant el desenvolupament fetal i el període neonatal als teixits principalment afectats (medul·la espinal i múscul esquelètic), a fi i efecte de caracteritzar els mecanismes que porten a la pèrdua de les neurones motores i a l'afectació muscular. En primer lloc, es va poder detectar un increment de la mort neuronal per apoptosi a la banya anterior de la medul·la espinal a fetus AME tipus I respecte als controls. Les neurones motores romanents no van presentar canvis morfològics aparents. Paradoxalment, en el període postnatal es van detectar signes de degeneració neuronal però no d'apoptosi, indicant l'existència de dos mecanismes: un prenatal, amb un augment de la vulnerabilitat del DNA i un altre posterior que porta a la degeneració de les neurones motores. A les neurones motores dels fetus AME es va observar també una regulació alterada del patró d'expressió de les proteïnes anti-apotòtiques Bcl-2 i Bcl-XsubL que podria fer-les més susceptibles a la mort cel·lular programada que s'observa durant el desenvolupament. Al múscul esquelètic de fetus AME es van detectar canvis tant en la mida dels miotubs com en la distribució al comparar-los amb els control, encara que no es va detectar un augment en el nombre de cèl·lules amb el DNA fragmentat ni una alteració en l'expressió de Bcl-2 i Bcl-XsubL. La funció colinèrgica de les neurones motores fetals es va analitzar mitjançant l'enzim colina acetiltransferasa (ChAT), l'expressió del qual apareix a mida que s'estableixen les unions sinàptiques i el contacte amb el múscul. Es va observar una reducció de la seva expressió als fetus AME respecte els control encara que la proporció de neurones ChAT negatives fou similar en ambdós grups. La disminució global de ChAT a l'AME podria ser deguda al menor nombre de neurones i les neurones romanents tindrien una funció colinèrgica similar a la dels controls. Finalment, es va caracteritzar l'expressió del gen SMN2 a fetus AME comparant-se amb els controls (que presenten SMN1 i SMN2). La proteïna SMN2 té un patró d'expressió temporal i espacial similar al de SMN1 a la medul·la i al múscul, tot i que els nivells són inferiors als AME. En canvi, a teixits no afectats per la malaltia com el ronyó, pulmó o intestí, l'expressió és gairebé idèntica als dos grups. Aquí, SMN2 deu compensar l'absència de SMN1, mentre que la medul·la espinal i el múscul tindrien una regulació més específica de SMN2 que comportaria l'aparició de la malaltia.

La malaltia de Gaucher i la síndrome de Sanfilippo A, anomenada també mucopolisacaridosi IIIA (MPS IIIA), són malalties d'acumulació lisosòmica.En el present treball es mostra la cerca de mutacions responsables de la MPS IIIA en 26 pacients espanyols. S'han identificat 47 dels 52 al·lels responsables de la malaltia, el que correspon al 90% del al·lels mutats. La mutació c.1079delC (abans c.1091delC) és la més prevalent entre els pacients d'origen espanyol amb un 36,5% del total d'al·lels mutats. S'han analitzats també quatre polimorfismes interns per a construir els haplotips associats a les mutacions identificades. Hem comprovat que els cromosomes portadors de la mutació majoritària comparteixen el mateix haplotip [T, T, +ins, G], fet que suggereix un origen únic per aquesta mutació.La cerca de les mutacions responsables de la MPS IIIA serà, i de fet ja ha estat, útil per oferir el diagnòstic molecular a familiars dels pacients afectes per la MPS IIIA. En total, hem realitzat el diagnòstic molecular de 4 possibles portadors i confirmat dos diagnòstics prenatals realitzats enzimàticament. Hem comprovat la patogenicitat d'algunes de les mutacions identificades. Concretament, les mutacions S66W, R74H, Q85R, R206P, L386R, c.1079delC, R433W i R433Q han estat expressades emprat un sistema basat en l'obtenció de baculovirus recombinants mitjançant transposició de lloc específic. Els resultats revelen que totes les proteïnes mutades presenten baixos, sinó nuls, nivells d'activitat malgrat que en les anàlisis de westerns blot es detecta tant la proteïna precursora com la madura. Únicament, la sulfamidasa amb les mutacions p.S66W i p.R206P presenta certs nivells d'activitat enzimàtica.La malaltia de Gaucher està causada per la deficiència en l'activitat beta-glucosidasa àcida. Per tal de determinar la patogenicitat d'algunes de les mutacions responsables de la malaltia de Gaucher identificades en treballs anteriors del nostre grup, s'ha procedit a la seva expressió en cèl·lules d'insecte (Sf9). El sistema d'expressió escollit fou el mateix que per l'expressió de la sulfamidasa. Les mutacions P182L, R257X, Y313H, P391L i N392I presenten nivells d'activitat negligibles. Les mutacions N370S, I402T, D409, L444P i els dobles mutants [L444P;E326K] i [N188S;E326K], presenten nivells d'activitat entre el 6% i el 23% respecte la proteïna salvatge. Les N188S i E326K, presenten nivells d'activitat elevats del 42,7% i 66,6%, respectivament. Aquestes mutacions podrien ser considerades com a "variants modificadores", les quals al trobar-les soles en un al·lel no provocarien la malaltia o provocarien uns efectes molt lleus. En canvi, al trobar-les un combinació amb una segona mutació tindrien un efecte additiu incrementant la patogenicitat de l'altra mutació.En el present treball s'ha avaluat també l'efecte del procés de "nonsense mediated decay" (NMD) sobre quatre trànscrits diferents portadors de les següents mutacions: W(-4)X, R257X, c.1098insA i c.1451delAC. Amb l'ús de diferents tècniques (RT-PCR i digestió; PCR quantitativa; i, el test de la proteïna truncada) hem pogut demostrar que dels trànscrits analitzats únicament els que presenten les mutacions R257X i c.1098insA són degradats pel mecanisme de NMD. Les dades funcionals i mutacionals obtingudes en el present treball ens ajuden a entendre el mecanisme enzimàtic de la sulfamidasa i de la beta-glucosidasa àcida.

La malaltia de Gaucher és una malaltia d'herència autosòmica recessiva, causada per mutacions en el gen GBA, o en alguns pocs casos, per mutacions en el gen PSAP. El gen GBA codifica la hidrolasa lisosòmica Glucocerebrosidasa i el gen PSAP codifica la proteïna activadora de l'enzim anterior, la Saposina C.Fins al moment s'han descrit més de 200 mutacions en el gen GBA causants de la malaltia de Gaucher, que han permès desenvolupar un diagnòstic molecular de la malaltia, i unes poques en el gen PSAP.Aquestes mutacions produeixen una deficiència en alguna d'aquestes dues proteïnes, la Glucocerebrosidasa o la Saposina C, que estan implicades en la via de degradació dels glicoesfingolípids.Algunes de les mutacions descrites en el gen GBA són al·lels complexos, que són portadors de diferents mutacions, produïts per processos de recombinació entre el gen i el seu pseudogèn.En aquest treball presentem el cas d'un individu que va ser dignosticat erròneament com a homozigot per a la mutació N370S, quan realment era portador d'un al·lel complex no descrit fins al moment.A més, hem volgut caracteritzar millor l'al·lel mutant RecNciI i per a això hem analitzat aquesta mutació en població espanyola i argentina, ja que és molt freqüent en aquesta última població, utilitzant diferents mètodes. D'aquesta manera també hem pogut trobar nous individus que tenien al·lels Rec i no s'havien pogut detectar, i entendre millor els mecanismes mitjançant els quals es produeixen aquests al·lels.També s'han analitzat mostres de pacients de la malaltia de Gaucher que eren candidats de ser portadors de mutacions en el gen PSAP. Aquest anàlisi ens ha permès decriure una mutació en la Saposina D que juntament amb una altra mutació ja descrita prèviament és la causant de la patologia.Fins al moment s'han desenvolupat diferents tècniques de teràpia gènica, però en general tenen moltes limitacions. Per una banda els vectors utilitzats poden generar reaccions immunes (adenovirus) o integracions a l'atzar en el genoma (retrovirus). Per altra banda, el gen forani deixa d'expressar-se després d'un cert temps. Per tot això és lògic que s'hagin desenvolupat noves estratègies per a la teràpia de malalties genètiques. Una d'aquestes aproximacions és l'utilització de quimeraplasts, molècules quimèriques de RNA-DNA capaces de promoure la correcció d'una mutació mitjançant els mecanismes de reparació de la cèl·lula. En la malaltia de Gaucher una de les mutacions més freqüents és la L444P. Hem intentat corregir aquesta mutació utilitzant quimeraplasts en fibroblasts d'un pacient de la malaltia de Gaucher homozigot per la mutació L444P.Els resultats obtinguts mostren una molt baixa, o nul·la, eficiència de correcció. Recentment s'han publicat diferents treballs on descriuen també resultats negatius per altres malalties utilitzant aquesta tècnica, deixant en entredit l'eficàcia d'aquesta tècnica.Una de les teràpies que actualment s'està utlitzant en la malaltia de Gaucher és la teràpia de reducció de substrat com a complement o alternativa a la teràpia de reemplaçament enzimàtic. La teràpia de reducció de substrat es basa en la inhibició parcial de la glucosilceramida sintasa (GCS), enzim encarregat de sintetitzar glucosilceramida a partir de ceramida i glucosa. D'aquesta manera s'evita l'acúmul de glucosilceramida que provoca la malaltia.En els darrers anys, els siRNAs (small interference RNAs) s'han utilitzat en diferents tipus d'experiments per inhibir l'expressió gènica. L'objectiu d'aquest treball és la inhibició de la expressió del gen de la GCS mitjançant siRNAs com una possible alternativa terapèutica per a la malaltia de Gaucher.Vam dissenyar quatre siRNAs per a inhibir el gen GCS humà i els vam transfectar en cèl·lules HeLa. Amb dos d'aquests siRNAs vam aconseguir reduir la expressió de GCS a nivell de RNA. També vam comprovar la reducció tant a nivell d'activitat enzimàtica com de formació de glucosilceramida.Després d'aconseguir silenciar el gen de la GCS utilitzant siRNAs, vam decidir probar-ho utilitzant shRNAs (short-hairpin RNAs). Els shRNAs són siRNAs generats per un plasmidi on se li ha insertat la seqüència que s'ha de transcriure per formar aquest shRNA. Vam generar dos shRNAs diferents aconseguint inhibir també l'expressió de GCS. / "Characterization of mutations causing Gaucher disease. Gene therapy approach."The glycosphingolipid (GSL) lysosomal storage disorders are a group of inherited genetic diseases caused by mutations in the genes coding for enzymes involved in GSL catabolism. These diseases are characterised by the accumulation of the GSL substrates within lysosomes of cells, which results in cellular dysfunction and damage. The most common of the glycosphingolipidoses is Gaucher disease (GD), an autosomal recessive trait due to the accumulation of glucosylceramide caused by deficient activity of the enzyme glucocerebrosidase (EC 3.2.1.45).The glucocerebrosidase gene, lies on a gene-rich region which includes the metaxin gene and the glucocerebrosidase and metaxin highly homologous pseudogenes. The presence of these repetitions leads to DNA rearrangements. Some of these rearrangements give rise to complex alleles that cause the disease, of which RecNciI is the most prevalent. We analysed Gaucher disease patients from Argentina and Spain bearing this allele, and patients who carried mutation L444P, one of the three changes present in the RecNciI allele. Only two patients bearing mutations in the PSAP gene, and not in the GBA gene, have been reported. In both cases, one mutant allele remained unidentified. We report here the identification of the second mutation in one of these patients, being the first complete genotype described so far in a SAP-C deficient-GD patient. This mutation, p.Q430X, is the first one reported in the saposin D domain and probably produces a null allele by nonsense mediated mRNA decay.A number of gene therapy approaches have been developed for the treatment of genetic diseases, most of them based on the use of viral vectors. However, in general they have not been successful and some complications. To overcome these limitations, novel strategies have recently emerged. One of them is chimeraplasty, based on the correction of single-base mutations by mismatch repair mechanisms using chimeric RNA/DNA oligonucleotides, named chimeraplasts. Mutation L444P is one of the most common mutations in many populations. We have attempted to correct mutation L444P in fibroblasts from a Gaucher disease patient using a chimeraplast approach. Our results show a very low efficiency (if any) of chimeraplast correction. In the last few years, small interference RNAs (siRNAs) have been used in a number of different experimental settings to silence gene expression. Enzyme replacement and substrate deprivation therapies are the current approaches to treat Gaucher disease. We present here a new approach based on the inhibition of the GCS gene using siRNAs as a possible future therapeutic strategy for Gaucher disease. A clear reduction in GCS RNA levels, enzyme activity and glucosylceramide synthesis was achieved. Similar results were obtained when using plasmids expressing shRNAs. Also, siRNAs to inhibit the mouse homolog Ugcg gene were successfully assayed.

La via Ras-Raf-MAPK regula funcions cel·lulars com la proliferació, la transformació o l'apoptosi. En càncer sol presentar mutacions activants en algun dels tres gens que codifiquen per a Ras (KRAS, HRAS y NRAS) i en un dels gens que codifiquen per a Raf (BRAF). A més, les mutacions de Ras i Raf són events alternatius ja que mai es donen a la vegada en un mateix tumor, suggerint que aquestes mutacions activen a la mateixa via. En càncer colorectal (CCR) la mutació puntual de BRAF V600E s'associa significativament als casos que presenten inestabilitat de microsatèl·lits (MSI) que solen presentar mutacions per inserció o deleció a seqüències repetitives.En aquesta tesi hem volgut determinar possibles associacions moleculars o clínico-patològiques de la mutació V600E que permetin explicar l'alta capacitat tumorogènica d'aquesta mutació en aquest tipus específic de tumor. Així, en càncer gàstric, que en MSI presenta un patró mutacional molt semblant al colorectal, no hem detectat mutacions de BRAF, ni en casos estables (MSS) ni en MSI, mentre que si que hem confirmat l'associació d'aquesta mutació a MSI en CCR. Sorprenentment, les mutacions de KRAS en càncer gàstric també s'associen significativament a MSI, mentre que en CCR es troben a ambdós fenotips (MSS i MSI). Per un altre costat, en CCR MSI esporàdic, que sol estar provocat per l'hipermetilació del gen MLH1, no hem trobat cap associació de BRAF-V600E amb mutacions als gens KRAS, APC ni p53. En canvi, si que hem detectat una clara associació de V600E amb l'hipermetilació de MLH1. A més, analitzant els mateixos tumors per la metilació dels gens p16, p14, RASSF1A, APC, MGMT i THBS1 hem associat BRAF-V600E i l'hipermetilació de MLH1 a un estat d'hipermetilació genòmica. D'una altra banda, no hem trobat cap associació de BRAF amb cap característica clínico-patològica a excepció de la localització ja que BRAF-V600E es detecta significativament en els casos proximals. També hem analitzat casos de CCR de pacients HNPCC, que tenen MSI per mutacions germinals enlloc de per metilació. No hem detectat cap mutació V600E de BRAF en aquests tumors, tant si tenen mutacions germinals a MLH1, MSH2 o MSH6 o no tenen mutació coneguda però compleixen criteris clínics com els d'Amsterdam o els de Bethesda més estrictes. Això confirma que V600E no es dóna específicament als casos MSI sinó en els casos amb hipermetilació de MLH1, i que aquests solen tenir més metilació genòmica que la resta de tumors.Apart, també hem analitzat KRAS en casos de CCR MSS, MSI esporàdics amb i sense hipermetilació de MLH1 i HNPCC. Així, la freqüència de mutacions a KRAS és més alta si no hi ha hipermetilació de MLH1, independentment del seu origen esporàdic o hereditari. No obstant, en els casos esporàdics aquestes mutacions afecten sobretot al codó 12 mentre que en els casos hereditaris afecten al codó 12 i al 13 equitativament. A més, els casos HNPCC amb mutació a MLH1 tenen una freqüència de mutacions a KRAS menor que si la mutació germinal té lloc a MSH2 o MSH6. Finalment, les diferències mutacionals de KRAS i BRAF en CCR esporàdic i hereditari suggereixen una modulació diferent de la via Ras-Raf-MAPK així com una possible activació d'altres vies moleculars alternatives depenent de l'estat en que es trobi el fons genètic i epigenètic del tumor. A més, l'absència total de la mutació V600E de BRAF a HNPCC la converteix en una eina fiable, ràpida i de baix cost per al diagnòstic molecular com a criteri d'exclusió de càncer familiar. / The Ras-Raf-MAPK pathway regulates functions such as cell proliferation, transformation and apoptosis. In cancer activating mutations are present in the three Ras genes (KRAS, HRAS and NRAS) and in one Raf gene (BRAF). Moreover, Ras and Raf mutations hardly ever are found together in the same tumor suggesting that they activate the same pathway. In colorectal cancer (CRC) the BRAF hotspot mutation V600E is associated to microsatellite instability (MSI), which is characterised by insertion/deletion mutations in repetitive sequences. Here we have determined possible molecular or clinico-pathological associations of V600E to understand its higher tumorogenic capabilities in this subset of tumors.We found that BRAF was not mutated in gastric cancer with MSI or without (MSS), although gastric and colorectal MSI tumors presented the same mutational patterns. Interestingly, gastric cancer only presented KRAS mutations in MSI tumors. Furthermore, in sporadic MSI CRC (which is usually caused by MLH1 hypermethylation) BRAF-V600E was not associated to KRAS, APC or p53 mutations but it was to MLH1 hypermethylation and to genomic hypermethylation after analysing p16, p14, RASSF1A, APC, MGMT and THBS1. In addition, V600E was associated significantly to tumors located in the proximal colon. Moreover, tumors from HNPCC (a hereditary form of MSI cancer caused by germline mutations in mismatch repair genes) never had V600E mutations.We have also analysed KRAS in CRC showing MSS, sporadic MSI with or without MLH1 hypermethylation and HNPCC. We found that KRAS mutation frequency is higher if MLH1 is not hypermethylated, independently of its sporadic or hereditary origin. And although in sporadic tumors these mutations are located in codon 12, in the hereditary ones they are located in codons 12 or 13 equally. Furthermore, HNPCC tumors carrying germline MLH1 mutations have less KRAS mutations than tumors with germline mutations in MSH2 or MSH6. Finally, we concluded that KRAS and BRAF differences in sporadic and hereditary CRC suggest a different Ras-Raf-MAPK modulation and possible alternative activation pathways depending on the genetic and epigenetic background of the tumor. Moreover, V600E is a reliable, fast and cheap tool for HNPCC diagnosis to exclude a hereditary origin.

En aquesta tesi s'ha realitzat una aproximació genètica i molecular a les malalties Gangliosidosi GM1 i Morquio B. Aquestes dues malalties són causades per mutacions en un únic gen, el gen GLB1. Aquest gen codifica per la proteïna beta-galactosidasa lisosòmica, de manera que mutacions al gen GLB1 alteren la funcionalitat d'aquesta proteïna. Això pot conduir a l'acumulació dels diferents substrats que normalment són degradats per la beta-galactosidasa: el gangliòsid GM1, el queratà sulfat i diferents oligasacàrids proteics. En aquesta tesi es presenten els resultats de la cerca de mutacions en 49 pacients amb Gangliosidosi GM1 i 5 amb Morquio B. Els pacients estudiats provenien bàsicament d'Espanya i d'Argentina. Es van poder identificar 52 mutacions diferents de les que 32 no havien estat descrites prèviament. A més a més, per a la majoria de mutacions identificades es va poder establir una correlació entre la mutació trobada i un fenotip determinat de la malaltia. La mutació R59H va ser la mutació més prevalent a les poblacions analitzades, essent especialment prevalent als pacients d'ètnia gitana, on aquesta va ser l'única mutació descrita. A més a més, en aquests pacients la mutació R59H sempre es va trobar associada a un mateix haplotip, cosa que indicaria un origen únic del canvi R59H dins de la població gitana.Posteriorment, algunes de les mutacions identificades van ser expressades in vitro utilitzant com a sistema d'expressió les cèl.lules COS-7 transfectades amb Lipofectamina. D'aquesta manera es van expressar 15 variants mutades de la beta-galactosidasa. Les variants causants de la forma infantil (la forma més severa) van mostrar una activitat enzimàtica residual nul.la, mentre que 3 variants associades a formes més lleus (el tipus adult i la malaltia de Morquio B) van resultar en activitats residuals amb un rang del 7-15%. Per altra banda, 3 canvis que eren polimòrfics (no patogènics) van ser els que van presentar una activitat enzimàtica residual més elevada, al voltant del 30-60%. Així doncs, es va poder concloure que el sistema d'expressió emprat era un bon sistema per establir correlacions entre les activitats residuals de les variants mutades i el fenotip associat a cadascuna d'elles.Finalment, es van dur a terme una sèrie d'experiments per entendre el mecanisme que regula el procés d'splicing alternatiu del gen GLB1. Aquest gen codifica dues proteïnes diferents (la beta-galactosidasa i l'EBP) gràcies a un mecanisme d'splicing alternatiu. Al transcrit de l'EBP, els exons 3, 4 i 6 són exclosos del transcrit madur. Diferents experiments van mostrar que el mecanisme d'NMD ("Nonsense-mediated decay") s'encarrega d'eliminar les combinacions d'exons errònies, fent que únicament els dos transcrits funcionals romanguin estables a la cèl.lula. Paral.lelament, mitjançant la cotransfecció de plasmidis que codificaven diferents proteïnes SR junt amb un minigèn construït amb els exons implicats en l'splicing alternatiu del gen GLB1, es va poder comprovar que les proteïnes SR tenien la capacitat de modificar la proporció en que es generaven les diferents combinacions d'exons en els transcrits obtinguts a partir del minigèn. Això indicaria que les proteïnes SR, que juguen un paper essencial en el procés d'splicing cel.lular, podrien tenir també una funció en la regulació de l'splicing alternatiu del gen GLB1.

Les mutacions germinals en el gen APC són les responsables de la majoria de casos de poliposi adenomatosa familiar. APC participa en diferents processos cel·lulars que inclouen la regulació del cicle cel·lular, l'apoptosi, l'adhesió cel·lular, la migració cel·lular, la transducció de senyals, l'acoblament de microtúbuls i la segregació dels cromosomes. Encara que tots aquests processos estan potencialment lligats amb el càncer, sembla que la funció supressora tumoral del gen resideix en la seva capacitat per regular de manera acurada els nivells intracel·lulars de la β-catenina, component central de la via de Wnt. Aquesta via és important en el desenvolupament embrionari per determinar llinatges cel·lulars específics i en l'homeòstasi cel·lular de determinats teixits com la mucosa intestinal. A part del seu paper clau en la via de Wnt, APC participa en la inestabilitat cromosòmica del càncer colorectal, encara que els mecanismes concrets a través dels quals actua són encara desconeguts en bona part. Els resultats descrits en els tres capítols d'aquesta tesi donen lloc al concepte global que és en les lesions benignes del còlon, els adenomes, ja siguin de pacients de FAP com de càncer colorectal esporàdic, on s'acumulen gran nombre d'alteracions genètiques que afecten a mecanismes molt diversos del funcionament cel·lular, essent especialment importants aquelles alteracions que afecten a la via de Wnt. Totes les alteracions detectades permeten la progressió tumoral ja que afecten a la proliferació, mitosi i moltes altres funcions importants per la cèl·lula. El coneixement de les alteracions moleculars que afecten als adenomes és important per proporcionar més evidències dels mecanismes moleculars i cel·lulars implicats en els primers estadis de la progressió tumoral i donar lloc a noves estratègies de diagnòstic precoç i teràpies preventives, tan importants en la lluita contra el càncer. / Classical Familial Adenomatous Polyposis (FAP) syndrome is caused by APC germline mutations. APC plays important roles in different cellular processes such as cell cycle regulation, apoptosis, cellular adhesion, cellular migration, signal transduction, microtubule binding and chromosome segregation. Although all these processes are potentially related to cancer, it seems that the main tumoral suppressor activity is mediated by its capacity to accurately regulate the β-catenin intracellular levels, which is a central member of the Wnt signalling pathway. This pathway is important in the embryonic development and in cellular homeostasis in certain tissues such as intestinal mucosa. In colorectal cancer, APC is not only believed to be playing a key role in Wnt signalling, but also it is important in chromosomal instability (CIN), although the mechanisms in which APC is participating are still largely unknown.The results presented in this thesis and divided in 3 chapters give us the general idea that in the benign lesions of the colon, called adenomas, in FAP and in sporadic colorectal cancer patients, is where a great number of genetic alterations are accumulated affecting different functional mechanisms in the cell. Those aberrations that alter the Wnt signalling pathway are especially important in the process of tumorigenesis. All the reported alterations enable the tumoral progression because they target proliferation, mitosis and other important functions of the cell. A better understanding of the molecular defects in adenomas is crucial to discover all the molecular and cellular mechanisms operating in the early stages of colorectal cancer and give clues for early diagnosis and prevention.

Esta tesis es una contribución al conocimiento del síndrome de Maroteux-Lamy en el terreno de la genética molecular. El síndrome de Maroteaux-Lamy o mucopolisacaridosis de tipo VI (MPS VI) es una grave enfermedad hereditaria muy poco frecuente en humanos, provocada por la deficiencia de un único gen, que codifica la hidrolasa lisosómica N-acetilgalactosamino-4-sulfatasa o arilsulfatasa B (ARSB). La primera publicación incluída en la tesis engloba los resultados del análisis de las mutaciones encontradas en el gen ARSB de pacientes españoles y argentinos con MPS VI. Se han identificado todos los alelos responsables de la enfermedad, de los cuales 9 no habían sido publicados anteriormente. Mediante estudios de RT-PCR se han obtenido evidencias de que algunas de las mutaciones podían provocar la destrucción del correspondiente transcrito mutado mediante el mecanismo de nonsense-mediated RNA decay . El estudio también ofrece datos relativos a la clínica de los pacientes analizados, incluyendo la edad de diagnóstico, los principales síntomas fenotípicos y la concentración de glicosaminoglicanos totales excretados en orina, que constituyen datos importantes a la hora de intentar establecer relaciones genotipo-fenotipo. Cumpliendo con otro de los objetivos de la tesis, se realizó el análisis haplotípico de cuatro mutaciones comunes identificadas en pacientes españoles y argentinos con MPS VI y se apuntó a un posible origen único para dichos cambios. La segunda publicación presenta los estudios de expresión y caracterización bioquímica de la mayor parte de las proteínas mutadas que no habían sido descritas con anterioridad por otros autores. Por primera vez en la bibliografía, se explicitó que el cDNA mutado se había expresado en el mismo contexto haplotípico que en el paciente en relación con los dos cambios exónicos presentes en las bases de datos de SNPs, p.V358M y p.S384N. Ambas variantes se expresaron también de forma individual, siendo de especial interés los resultados obtenidos para el cambio p.S384N, que tradicionalmente se ha considerado como mutación patogénica sin que se hayan realizado estudios de expresión. El análisis bioquímico de la actividad enzimática in vitro de las proteínas mutadas se completó mediante análisis de western blot. También se realizaron estudios de inmunofluorescencia indirecta para valorar el grado de localización de la proteína ARSB mutada en los lisosomas de fibroblastos de pacientes. Finalmente se realizaron estudios a nivel de RNA para las mutaciones que introducen codones de parada prematuros en la secuencia codificante (sin sentido, de splicing). Mediante el tratamiento de cultivos de fibroblastos de pacientes con el inhibidor de la síntesis proteica cicloheximida, se puso de manifiesto que el mecanismo de nonsense-mediated RNA decay era responsable de la degradación de los transcritos portadores de cuatro de las mutaciones. El trabajo que ocupa el tercer artículo es una aproximación a una forma de terapia complementaria a la de sustitución enzimática ya establecida para los pacientes de MPS VI, que se podría aplicar a los pacientes portadores de mutaciones sin sentido. Se trata del primer intento en esta enfermedad de intentar suprimir los codones de terminación prematura mediante el uso de antibióticos aminoglicósidos. Los ensayos se realizaron tanto en células transfectadas como en una línea de fibroblastos humanos. Las mutaciones escogidas permitieron ensayar la influencia del contexto nucleotídico del codón de parada en la determinación de la eficacia de la supresión de terminación. Las células se incubaron en presencia de gentamicina y se compararon los niveles de mRNA y de actividad enzimática con los obtenidos en células sin tratar. Los resultados evidenciaron que, en líneas generales, el tratamiento con gentamicina para la supresión de codones sin sentido incrementa, aunque poco, la capacidad catalítica de la ARSB, y que la eficacia del proceso parece depender del contexto nucleotídico. / Maroteaux-Lamy syndrome or mucopolysaccharidosis type VI (MPS VI) is a rare lysosomal, autosomal recessive storage disorder caused by a deficiency of the lysosomal enzyme N-acetylgalactosamine 4-sulfatase or arylsulfatase B (ARSB). The first aim of the thesis was to analyze the spectrum of mutations responsible for the disorder in Spanish and Argentinian MPS VI patients. We identified all the ARSB mutant alleles, nine of them novel. Clinical data of Spanish and Argentinian patients was also provided. Haplotype analysis indicated a common origin for most of the mutations found more than once. It was very difficult to stablish genotype-phenotype correlations. RT-PCR studies showed that some of these alleles could be responsible of the degradation of the ARSB mRNA transcripts by the mechanism of nonsense-mediated RNA decay.In the second study, functional characterization of seven missense mutations and polyporphisms found in the ARSB gene was presented. All the ARSB mutations studied had a significant effect on enzyme activity. Mutations were expressed on COS-7 cells in their original haplotype context with respect two non-synonymous SNPs, p.V358M and p.S384N. Our results showed that change p.S384N, formerly described as a pathogenic mutation, should be considered a functional polymorphism. Western blot analyses showed that the expressed mutations significantly reduced the amount of mature protein. Sub-cellular localization studies of ARSB proteins in fibroblasts from MPS VI patients were performed. RNA analysis confirmed that nonsense-mediated RNA decay had taken place for all mutant alleles which were candidates for causing RNA degradation by this mechanism.Finally, we reported the preliminary in vitro assays for restoring some amount of full-length and active ARSB protein, by means of gentamicin-induced translational read-through of premature stop codon mutations on different termination contexts. Gentamicin treatment on transfected COS-7 cells and fibroblasts from a MPS VI patient showed a slight recovery of ARSB activity and cDNA levels.