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Previous issue date: 2015-07-06 / A part of the populations in Northeastern Brazil are relatively isolated geographically and these populations maintain the tradition of consanguineous marriages for generations. These two factors (isolation and inbreeding) increase the risk of birth of people with autosomal recessive intellectual disabilities. The objective of this study was to determine the genetic causes of intellectual disabilities in two large consanguineous families of Paraiba backlands. In 2012, we conducted an epidemiological study to investigate the contribution of genetic factors in determining the deficiencies in six municipalities of Paraíba previously selected by presenting high consanguinity rate. Families who had patients with neurodegenerative disorders and/or intellectual disabilities (ID) were invited by community health agents for a first screening realized by biologists in order to select patients with deficiency probably caused by genetic mutations. In total, 276 patients were screened, of which, 109 were selected for medical evaluation with neurologists. After medical evaluation, two families with multiple affected individuals in two different forms of autosomal recessive intellectual disability were selected for clinical and genetic research. We performed the linkage study using SNPs array analysis to determine homozygous regions. Subsequently, the whole exome sequencing (WES) of one affected individual of each family was sequenciated. Potentially deleterious variants detected in regions of homozigosity-by descent which were not present in Brazilian population controls or in exomes of global online databases were subject to further scrutiny and segregation analysis by Sanger sequencing. Family A has seven adult siblings with syndromic ID. Phenotype includes tall forehead, prognatism, prominent chin, very large and overhanging nose tip. Homozigosity-by-descent analysis found a 4.0 Mb region in 19q13.32-q13.33 (lod score: 3.24). WES disclosed a homozygous variant (c.418C>T, p.Arg140Trp) in mediator complex subunit 25 (MED25), predicted as deleterious by Provean, Mutation Taster, PolyPhen-2 and SIFT. MED25 is a component of the Mediator complex, involved in regulation of transcription of nearly all RNA polymerase II-dependent genes. Deleterious mutations in MED12, MED17, MED23 and recently after our publication another mutation in the MED25 have been associated with ID. Family B has nine affected adults descending from four closely related first-cousin couples affected by severe non-syndromic ID. Homozigosity-by-descent analysis disclosed a 20.7 Mb region in 8q12.3-q21.2 (lod score: 3.11). WES identified a homozygous deleterious variant in inositol monophosphatase1 gene (IMPA1), consisting of a 5 bp duplication (c.489_493dupGGGCT) leading to frameshift (p.Ser165Trpfs*10). IMPA1 gene product is responsible for the final step of biotransformation of inositol triphosphate and diacylglycerol, two second messengers, and up to now, despite its many physiological functions, no clinical phenotype has been assigned to this gene dysfunction. From this study, it was possible to develop diagnostic test by restriction enzyme and therapeutic perspective for cases associated with IMPA1. / Uma parte das populações do Nordeste brasileiro está relativamente isolada geograficamente e mantêm, há várias gerações, a tradição de casamentos consanguíneos. Esses dois fatores associados (isolamento e endocruzamento) elevam o risco de nascimento de pessoas com deficiência intelectual com herança genética autossômica recessiva. O objetivo deste trabalho foi determinar as causas genéticas da deficiência intelectual em duas grandes famílias consanguíneas do sertão paraibano. Em 2012, nosso grupo de pesquisa realizou um estudo epidemiológico para determinar a contribuição de fatores genéticos na determinação das deficiências em seis municípios do sertão paraibano selecionados previamente por apresentarem elevada taxa de consanguinidade. As famílias que apresentavam repetições de indivíduos com doenças neurodegenerativas e/ou deficiência intelectual (DI) foram convocadas pelos agentes comunitários de saúde para uma primeira triagem, realizada pelos biólogos geneticistas, a fim de selecionar pacientes que apresentavam deficiência por prováveis causas genéticas. No total, foram triados 276 pacientes, sendo que, 109 foram selecionados para avaliação médica com neurologistas. Após a avaliação médica, duas famílias com múltiplos indivíduos acometidos por duas diferentes formas de DI de herança autossômica recessiva foram selecionadas para investigação clínico-genética. O estudo de ligação para determinar regiões em homozigose foi realizado com o uso da técnica de array de SNPs. Posteriormente, foi feito o sequenciamento do exoma completo de um indivíduo afetado de cada família. Variantes potencialmente deletérias detectadas em regiões em homozigose e que não estavam presentes em controles brasileiros e em banco de dados mundiais, foram objetos de uma análise mais aprofundada e feito a análise de co-segregação através do sequenciamento de Sanger. A primeira família estudada, a família A, possui sete adultos com DI sindrômica. O fenótipo inclui testa alta, prognatismo, queixo proeminente e ponta do nariz saliente, além da DI grave. O estudo de ligação apontou duas regiões com LOD scores máximos = 3,234, uma região de 26 Mb no cromossomo 2 (2p12 - q11.2) e uma região de 4,0 Mb no cromossomo 19 (19q13.32 - q13.33). O sequenciamento do exoma revelou uma variante em homozigose (c.418C>T, p.Arg140Trp) no gene MED25 (subunidade 25 do complexo mediador), predita como deletéria por diferentes softwares (Polyphen, Provean, Mutation Taster e SIFT). O complexo mediador está envolvido na regulação da transcrição de quase todos os genes dependentes da RNA polimerase II. Mutações deletérias nos genes MED12, MED17, MED23 e, recentemente, outra mutação no MED25, têm sido associadas com DI. Já a segunda família estudada, a família B, possui nove adultos afetados, descendentes de quatro relações consanguíneas entre primos de primeiro grau, com DI grave não-sindrômica. O estudo de ligação apontou uma região de 20,7 Mb no cromossomo 8 (8q12.3-q21.2) com LOD score = 3,11. O sequenciamento do exoma identificou uma variante deletéria em homozigose no gene inositol monofosfatase1 (IMPA1), que consiste em uma duplicação de 5 pares de bases (c.489_483dupGGGCT), levando a uma mutação do tipo frameshift (p.Ser165Trpfs*10). O produto do gene IMPA1 é uma enzima responsável pela etapa final da biotransformação dos segundos mensageiros inositol trifosfato e diacilglicerol, e até o momento, apesar de apresentar importantes funções fisiológicas, não havia fenótipo clínico atribuído a esse gene. A partir deste estudo, foi possível desenvolver teste diagnóstico com triagem por enzima de restrição e perspectiva de tratamento terapêutico para os casos associados ao IMPA1.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/9816 |
| Date | 06 July 2015 |
| Creators | Cunha, Thalita Cristina Figueiredo |
| Contributors | Santos, Silvana Cristina dos |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, UFPB, Brasil, Biotecnologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 32215883775770440, 600, 600, 600, 1239993683399922716, -3439178843068202161 |
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