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Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho Sylvia Martins de Marsillac Classificação de Variantes Missense de BRCA1 Baseada na Atividade Bioquímica de sua Região C-Terminal. Rio de Janeiro 2006

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Universidade Federal do Rio de Janeiro

Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho

Sylvia Martins de Marsillac

Classificação de Variantes Missense de BRCA1 Baseada na Atividade

Bioquímica de sua Região C-Terminal.

Rio de Janeiro 2006

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Sylvia Martins de Marsillac

Classificação de Variantes Missense de BRCA1 Baseada na Atividade Bioquímica de sua

Região C-Terminal.

Dissertação de mestrado submetida ao curso de Pós-Graduação em Ciências Biológicas (Biofísica) do Instituto de Biofísica Carlos

Chagas Filho da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em

Ciências Biológicas (Biofísica).

Orientador: Prof. Dr.Turán Péter Ürméyi Co-orientador: Prof. Dr.Álvaro N. A. Monteiro

Rio de Janeiro 2006

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Marsillac, Sylvia Martins de

Classificação de Variantes Missense de BRCA1 Baseada na Atividade

Bioquímica de sua Região C-Terminal./ Sylvia Martins de Marsillac. Rio de

Janeiro: UFRJ/ IBCCF, 2006.

80f.

Dissertação (Mestrado em Ciências Biológicas- Biofísica)- Universidade

Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho,

Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biofísica), 2006.

Orientador: Prof.Dr. Turán Péter Ürményi.

1. BRCA1. 2. Análise funcional. 3. Gene Supressor de Tumor. I. Ürményi,

Turán Péter. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Biofísica

Carlos Chagas Filho.Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas-

Biofísica. III. Classificação de Variantes Missense de BRCA1 Baseada na

Atividade Bioquímica de sua Região C-Terminal.

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Este trabalho foi realizado no Laboratório de Metabolismo Macromolecular

Firmino Torres de Castro do Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho da Universidade Federal do Rio de Janeiro e no

Laboratory of Cancer Genetics do H. Lee Moffitt Cancer Center and Research Institute

em Tampa, Florida. Apoio financeiro: FAPERJ e CNPq.

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Agradecimentos - Ao meu orientador, Turán, pela amizade, paciência e serenidade. Eu sou a prova de que ele não "prega no deserto". Muito obrigada! - Ao meu orientador internacional, Álvaro, pelas oportunidades de trabalho, pela presteza com que sempre me atendeu (a distância nunca foi um problema) e a acolhida em "terras estranhas". Obrigada por tudo! - Ao chefe do nosso laboratório, Edson. Pelo apoio, incentivo, compreensão e respeito. Sem dúvida alguma, é por causa dele que nos chamamos de "família". É uma honra poder conviver com você! - À Rosane, para sempre mommy, pelo otimismo e empolgação inesgotáveis. Muito obrigada. - Ao meu querido amigo, César. Pessoalmente, pelas caronas, conversas, almoços, gargalhadas e birutices e profissionalmente, pelos seqüenciamentos e pela seriedade e honestidade com que você cuida do LMM. Sucesso e força neste novo passo que você está dando. Coragem você já tem! Ah! E você ainda vai me aturar por muito tempo... - Ao seu Claudinho, nosso querido Bill. O que se pode falar dessa criatura que trabalha pra caramba e ainda encontra tempo pra ajudar os outros? Obrigada vai ser sempre pouco pra agradecer, você é um exemplo! - Aos meus grandes amigos Giselle e Elielton... Por dividirem a vida comigo! - A todos os membros (e ex-membros) da família LeMeMê: Fabi, Marcelo F., Deivid, Juliene, Jorge, Roberta, Carol, Luísa, Ernesto, Léo, Beatriz, Luciana, Zé. Pela amizade e harmonia da família. - Aos membros do laboratório no MOFFITT: Carol, Virna, Ani, Alyson, Jonathan e Marcelo, por toda a ajuda. Muito obrigada! - À minha queridíssima e grande amiga, Nathaly. Companheira de todas as horas, certeza nas horas de incerteza, habitante do mesmo planeta... Obrigada, amiga, por tudo. Agradeço a Deus por tê-la colocado em minha vida. - À minha família: Pai, Mãe, Marcelo (meu querido irmão) e Tia Narcisa. Pelo apoio, incentivo, carinho, ajuda, respeito às minhas escolhas e individualidades e pelo direito ao exercício da minha liberdade, desde sempre. MUITO OBRIGADA! - A Deus, por todas as pessoas e acontecimentos da minha vida.

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Resumo MARSILLAC, Sylvia Martins de. Classificação de Variantes Missense de BRCA1 Baseada na Atividade Bioquímica de sua Porção C-Terminal. Rio de Janeiro, 2006. Dissertação (Mestrado em Ciência Biológicas- Biofísica)- Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2006.

BRCA1, o primeiro gene de predisposição a câncer de mama e ovário familiar descoberto, contribui quando alterado para a maioria dos casos hereditários de câncer de mama. A inativação de ambos os alelos parece ser necessária para a progressão neoplásica em mama e ovário, sugerindo que BRCA1 atue como um gene supressor de tumor. Embora a função primária de BRCA1 ainda tenha que ser descoberta, existem várias evidências de que esta proteína está envolvida na transcrição, recombinação e no reparo de DNA. Várias mutações têm sido descritas para o gene BRCA1 e algumas predispõem a câncer de mama e ovário. Entre as mutações no domínio BRCT, a região C-terminal da proteína, foi encontrada uma correlação entre predisposição a câncer e a falta da atividade transcricional dos mutantes em ensaios in vitro. Para verificarmos esta correlação, a técnica de mutagênese sítio-dirigida através de PCR por sobreposição e extensão foi utilizada para gerar mutações missense in vitro na região C-terminal de BRCA1 (aa 1396-aa1863), que foram usadas em ensaios de ativação transcricional tanto em leveduras quanto em células de mamíferos. Duas das variantes testadas neste trabalho apresentaram capacidade de ativação transcricional maior do que 60% em relação à atividade do controle selvagem e uma das variantes, apresentou capacidade de ativaçao transcricional menor do que 50% em relação à atividade do controle selvagem. Estes resultados nos permitem classificar estas variantes quanto ao risco de desenvolvimento de câncer de mama e ovário como neutras/ baixo risco e deletéria/ alto risco, respectivamente, tendo o potencial de auxiliar no prognóstico da doença e, portanto, na conduta clínica a ser adotada.

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Abstract MARSILLAC, Sylvia Martins de. Classificação de Variantes Missense de BRCA1 Baseada na Atividade Bioquímica de sua Porção C-Terminal. Rio de Janeiro, 2006. Dissertação (Mestrado em Ciência Biológicas- Biofísica)- Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2006.

BRCA1, the first familial breast and ovary cancer gene discovered, accounts when mutated for most of hereditary breast cancer cases. The inactivation of both alleles appears to be necessary for neoplastic progression in the breast and ovary, suggesting that BRCA1 acts as a tumor suppressor gene. Although the primary function of BRCA1 remains to be determined, there is good evidence that this protein is involved in DNA transcription, recombination and DNA repair. Several mutations have been described for the BRCA1 gene, and some predispose to breast and ovarian cancer. Among the mutations in the BRCT domain, the C-terminal region of the protein, a correlation has been found between cancer predisposition and lack of transcription activation activity of the mutants in in vitro assays. To verify this correlation, we used site-directed mutagenesis by overlap extension PCR technique, to generate in vitro missense mutations in the C-terminal region of BRCA1 (aa 1396-aa1863), that were used in transcription activation assays in both yeast and mammalian cells. Two of the variants tested in this work showed transcription activation ability greater than 60% in relation to the wild type control activity and one showed transcription activation ability lower than 50% in relation to the wild type activity. These results allow us to classify these variants regarding the risk to develop breast and ovarian cancer as neutral/ low risk and deleterious/ high risk, respectively, potentially helping in the disease prognosis and therefore in the clinical conduct to be adopted.

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Lista de Ilustrações

Figura 1: Classes de mutações em BRCA1 e seus produtos protéicos esperados..17 Figura 2: Desenho esquemático da estrutura da proteína BRCA1 ..........................19 Figura 3: Estrutura tridimensional dos domínios BRCT............................................20 Figura 4: Rede de interações de BRCA1..................................................................22 Figura 5: Ativação Transcricional por BRCA1...........................................................31 Tabela 1: Seqüências dos iniciadores utilizados para amplificação da região correspondente aos aminoácidos 1396-1863 de BRCA1..........................................38 Tabela 2: Seqüência dos iniciadores usados para inserir a mutação e amplificar a porção 5’ da seqüência correspondente aos exons 13- 24........................................39 Tabela 3: Seqüência dos iniciadores usados para inserir a mutação e amplificar a porção 3’ da seqüência correspondente aos exons 13- 24........................................39 Figura 6: Esquema de Mutagênese Sítio-dirigida por Extensão Sobreposta............40 Tabela 4: Plasmídeos utilizados................................................................................42 Tabela 5: Seqüência dos iniciadores utilizados para confirmação das construções de DNA............................................................................................................................47 Figura 7: Amplificação por PCR das proções 5’ e 3’ da região C-terminal de BRCA1........................................................................................................................56 Tabela 6: Tamanho esperado dos produtos de PCR da região C-terminal de BRCA1........................................................................................................................57 Figura 8: Amplificação por PCR das proções 5’ e 3’ e do segmento completo da região C-terminal de BRCA1......................................................................................58 Figura 9: Desenho esquemático da região C-terminal de BRCA1 fusionada ao DBD............................................................................................................................59 Figura 10: Ensaio quantitativo de ativação transcricional de variantes da região C-terminal de BRCA1 em levedura................................................................................60 Figura 11: Análise por western blotting da proteína de fusão LexA:BRCA1 em leveduras transfectadas com diferentes variantes da região C-terminal de BRCA1..62 Figura 12: Ensaio quantitativo de ativação transcricional de variantes da região C-Terminal de BRCA1 em células de mamíferos..........................................................64 Tabela 7: Comparação entre diferentes métodos de classificação...........................71

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Lista de Abreviaturas e Siglas µg – micrograma

µL – microlitro

µM - micromolar

aa- aminoácido

Abs - absorbância

ATM- Ataxia-telangiectasia mutated

ATR- ATM related

BACH1- Helicase C-terminal associada a BRCA1(BRCA1-associated C-terminal Helicase 1)

BARD1- Proteína de domínio RING associada à BRCA1(BRCA1-associated RING domain protein 1)

BASC- Complexo de Vigilância Associado a BRCA1 (BRCA1 Associated Surveillance Complex)

BIC- Breast Cancer Information Core

cDNA – DNA complementar

DBD- Domínio de Ligação a DNA (DNA Binding Domain)

DMSO- dimetil sulfóxido

DNA – ácido desoxirribonucléico

dNTP – deoxirribonucleotídeos trifosfatados

DO- densidade óptica

DSB- Quebra de Dupla-fita (Double-Strand Break)

EDTA – ácido etilenodiaminotetracético

GADD45- Parada do crescimento e dano no DNA 45 (Growth Arrest and DNA Damage 45) HR- Recombinação Homóloga (Homologous Recombination)

kb - quilobase

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kDa – quilodalton

M - molar

MDa- megadalton

mg – miligrama

mL – mililitro

mM – milimolar

mRNA – RNA mensageiro

ng - nanograma

ONPG- o-nitrofenil β-D galactopiranosideo

ºC – graus Celsius

ORF – Fase Aberta de Leitura (Open Reading Frame)

pb – pares de base

PBS – tampão salina-fosfato

PCR – Reação em Cadeia da Polimerase (Polymerase Chain Reaction)

pH – potencial hidrogeniônico

pol – polimerase

RNA – ácido ribonucléico

rpm – rotações por minuto

SDS – dodecil sulfato de sódio

TBE – tris-borato EDTA

TCA- ácido tricloro acético

TCR- Reparo Acoplado à Transcrição (Transcription Coupled Repair)

Tris – tris (hidroximetil) aminometano

UV- ultra-violeta

V – volt

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Sumário 1 .Introdução .............................................................................................................12

1.1 O Câncer .........................................................................................................13 1.2 Estimativas de Câncer no Mundo e no Brasil ..................................................13 1.3 O Câncer de Mama .........................................................................................14 1.4 Os Genes BRCA..............................................................................................15 1.5 O BIC (Breast Cancer Information Core) .........................................................16 1.6 BRCA1.............................................................................................................17

1.6.1 Estrutura Gênica .......................................................................................17 1.7 A Proteína BRCA1...........................................................................................18

1.7.1 Estrutura e Características........................................................................18 1.7.2 O Domínio BRCT ......................................................................................19 1.7.3 Papel Biológico Desconhecido..................................................................21

1.8 Funções de BRCA1.........................................................................................22 1.8.1 O Reparo do DNA.....................................................................................22 1.8.2 Controle do Ciclo Celular ..........................................................................25 1.8.3 Regulação da Transcrição ........................................................................27

1.9 Domínio BRCT: Ativador Transcricional ..........................................................30 2. Objetivo .................................................................................................................34

2.1 Objetivo Geral..................................................................................................35 2.2 Objetivos Específicos ......................................................................................35

3. Materiais e Métodos..............................................................................................36 3.1 Construções de DNA.......................................................................................37

3.1.1 Seleção de Variantes ................................................................................37 3.1.2 PCR por Sobreposição e Extensão...........................................................37 3.1.3 Digestão de Produtos de PCR e de Plasmídeos para Clonagem .............41 3.1.4 Tratamento dos Plasmídeos Digeridos com CIP.......................................42 3.1.5 Purificação de Plasmídeos e de Produtos de PCR ...................................42 3.1.6 Indução de competência em Escherichia coli ...........................................43 3.1.7 Clonagem dos Produtos de PCR em pLex9 e Transformação Bacteriana44 3.1.8 Subclonagem dos Produtos de PCR em pGBT9 ......................................46 3.1.9 Subclonagem dos Produtos de PCR em pCDNA3....................................46 3.1.10 Confirmação das Mutações por Seqüenciamento...................................47

3.2 Ensaio de Ativação Transcricional em Leveduras ...........................................47 3.2.1 Indução de Competência em Leveduras...................................................48 3.2.2 Transformação de Leveduras ...................................................................48 3.2.3 Ensaios para Atividade de β-galactosidase ..............................................49 3.2.4 Verificação da Presença da Proteína de Fusão em Leveduras. ...............51

3.3 Ensaio de Ativação Transcricional em Células de Mamíferos .........................52 3.3.1 Transformação de Células de Mamíferos .................................................52 3.3.2 Ensaio de Luciferase.................................................................................53 3.3.3 Verificação da Presença da Proteína de Fusão em Células de Mamífero.53

4. Resultados ............................................................................................................55 4.1 Geração de Mutantes de BRCA1 ....................................................................56 4.2 Análise Funcional das Variantes Missense .....................................................58 4.3 Ativação Transcricional em Leveduras ............................................................60 4.4 Ativação Transcricional em Células de Mamíferos..........................................63

5. Discussão e Conclusões .......................................................................................65

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1 .Introdução

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1.1 O Câncer

O câncer é uma doença genética (VOLGELSTEIN & KINZLER, 1998) e este

termo se refere à proliferação celular descontrolada e não programada, nos

organismos multicelulares. É uma doença complexa e hoje se sabe que a formação

de um tumor é um processo constituído de várias etapas, que começa com

mutações somáticas e/ou herdadas, podendo culminar no espalhamento destas

células por todo o corpo (INCA, 2004).

Algumas características da célula cancerosa são a evasão da apoptose, a

capacidade de invasão tecidual e a angiogênese, além da não observância dos

sinais de interrupção da proliferação e dos sinais de diferenciação celular, e a

capacidade de sustentação de sua proliferação (INCA, 2004).

1.2 Estimativas de Câncer no Mundo e no Brasil

De acordo com dados do Ministério da Saúde (2003), 10 milhões de casos

novos de câncer ocorrem todos os anos no mundo e mais de 6 milhões de pessoas

morrem por essa causa, o que corresponde a 12% do total de mortes por doença.

No mundo, o câncer de pulmão é o tipo mais comum da doença, com mais de 1,2

milhão de novos casos por ano, seguido do câncer de mama feminina, com

aproximadamente 1 milhão de casos novos por ano (PARKIN et al, 2001). No Brasil,

o câncer é a segunda maior causa de morte por doença (INCA, 2004).

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1.3 O Câncer de Mama

Também de acordo com dados do Ministério da Saúde (2003), o câncer de

mama é o tipo mais freqüente da doença em mulheres no mundo e o segundo tipo

mais freqüente no Brasil. Apesar de ser considerado como tendo um relativo bom

prognóstico se diagnosticado precocemente, as taxas de mortalidade por câncer de

mama continuam elevadas no Brasil, muito provavelmente porque a doença ainda é

diagnosticada em estágios avançados. A maior contribuição para a formação do

câncer de mama feminina vem da idade e, em muitos casos, o envelhecimento é o

único fator de risco reconhecido. O câncer de mama é causado por uma variedade

de predisposições genéticas e por fatores ambientais, tornando a compreensão da

etiologia da doença muito difícil (KOONING et al 1996; INCA, 2004).

Acredita-se que o câncer de mama sempre existiu, nas mesmas proporções. O

que aconteceu foi o aumento da expectativa de vida, aumento da informação e do

acesso das pessoas à saúde. O câncer é uma doença do avanço da idade e estudos

mostram que toda mulher que chegar aos cem anos, desenvolverá câncer de mama

(ANTONIOU et al, 2003).

A maior parte dos casos de câncer de mama é esporádica, ou seja, não-

hereditária. Estima-se que de 5 a 10% do total de casos estejam relacionados à

predisposição hereditária, ou seja, herança de genes de susceptibilidade a câncer,

altamente penetrantes (CLAUS, RISCH & THOMPSON,1991; NEWMAN et al, 1988).

Observa-se um risco aumentado de desenvolver câncer de mama em mulheres

com casos da doença em familiares próximos (mãe, irmã ou filha). Este risco é

especialmente elevado quando o familiar tem câncer antes dos 50 anos de idade e

em ambas as mamas (MINISTER OF PUBLIC WORKS AND GOVERNMENT

SERVICES, 2002).

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1.4 Os Genes BRCA

Em 1990, Hall e colaboradores mapearam o primeiro gene determinante de

susceptibilidade ao câncer de mama, BRCA1 (breast and ovarian cancer

susceptibility gene 1) e quatro anos mais tarde, um segundo gene foi mapeado,

BRCA2 (WOOSTER et al, 1994). Especula-se sobre a existência de um terceiro

gene de predisposição ao câncer de mama, mas apesar de todos dos estudos ainda

não foi possível encontrar outros genes com uma relação de penetrância alta com a

doença, como no caso de BRCA1 e BRCA2. Tanto um gene quanto o outro, são

supressores de tumor, ou seja, sua atividade impede a tumorigênese (TRIKKONEN

et al, 1997). Na população em geral, mutações em BRCA1 e BRCA2 são muito

freqüentes, mas apesar disso contribuem para menos de 2% do total de casos de

câncer de mama e ovário. O risco para desenvolvimento de câncer de mama e

ovário para mulheres que carregam certas mutações em BRCA1 e BRCA2 é

significativamente mais elevado do que para a população geral (SMITH et al, 1992).

Os alelos de BRCA1 encontram-se mutados em cerca de 45% das famílias com

casos hereditários de câncer de mama e em 80% das famílias com casos de câncer

hereditário de mama e ovários (EASTON et al,1993). As mulheres com

predisposição hereditária associada a mutações em BRCA1 têm um risco estimado

de até 80% para o desenvolvimento do câncer de mama e de até 60% para câncer

de ovário (EASTON, FORD & BISHOP, 1995; SZABO & KING, 1995).

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1.5 O BIC (Breast Cancer Information Core)

Devido ao alto grau de polimorfismo observado nos genes BRCA, foi criado o

Breast Cancer Information Core (BIC), um banco de dados público, feito para que se

armazenasse todas as informações obtidas sobre os genes de susceptibilidade ao

câncer de mama e ovário, além de registrar todas as variantes encontradas destes

genes (NAROD & FOULKES, 2004). No site existem informações sobre a

distribuição das mutações nos genes, quem depositou tais informações, qual o tipo

de mutação encontrado, a posição na seqüência gênica, entre outras. Os

depositantes são em sua maioria pesquisadores e empresas que realizam testes

para identificação de mutações.

Já foram encontrados todos os tipos de variantes nos genes BRCA: nonsense

(a troca de um nucleotídeo resulta em um códon de terminação prematuro),

missense (a troca de um nucleotideo resulta na troca de um aminoácido), silenciosas

(a troca de um nucleotídeo não altera o aminoácido codificado), inserções e

deleções (figura 1). BRCA1 já tem mais de mil variantes catalogadas. As mutações

do tipo missense, por exemplo, já passam de 300. As variantes encontradas no BIC

se originam do resultado de testes feitos em indivíduos doentes ou pessoas que se

submeteram à busca por possuírem em sua família um histórico de câncer de mama

e ovário.

A associação com a doença já foi descrita e estabelecida para inúmeras

mutações em BRCA1. Estas mutações estão distribuídas por todo o gene e

freqüentemente resultam em término prematuro da tradução. Fora algumas

mutações claramente ligadas à doença ou algumas muito suspeitas de estarem

associadas à mesma, em sua maioria, as substituições de aminoácidos relatadas até

agora, não podem ser prontamente distinguidas como associadas à doença ou como

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polimorfismos benignos e são classificadas como variantes de significado incerto

(BIC), o que é um problema de extrema importância em se tratando de

aconselhamento genético (VALLON-CHRISTERSSON et al, 2001).

1.6 BRCA1

1.6.1 Estrutura Gênica

BRCA1 foi descrito pela primeira vez em 1990, por um grupo de pesquisadores

japoneses que buscavam um gene de predisposição ao câncer de mama, doença de

crescente incidência entre mulheres (HALL et al, 1990).

Figura 1: Classes de mutações em BRCA1 e seus produtos protéicos esperados.

Estrutura do gene BRCA1 humano e exemplos de diferentes tipos de mutações em várias regiões do gene. No topo, desenho esquemático do locus do gene BRCA1. Retângulos azuis correspondem aos exons. Abaixo, produtos protéicos previstos para as diferentes mutações após análise por western blotting de células derivadas de tecido normal (Wt) ou tumoral (Mt) de um indivíduo que carrega uma mutação na linhagem germinativa. Nos tecidos normais, as bandas representam os produtos de ambos os alelos. Nos tecidos tumorais o alelo do tipo selvagem é invariavelmente perdido (Retirado de Szabo, Worley & Monteiro, 2004).

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BRCA1 foi mapeado no braço longo do cromossomo 17, em 1990 (HALL et al

1990), e mais tarde, através de experimentos de clonagem posicional (MIKI et al,

1994), foi finalmente identificado e caracterizado. O gene é composto por 24 exons,

dos quais 22 são codificantes, e que estão distribuídos por aproximadamente 100

kb. É expresso na maioria dos tecidos, sendo expresso mais abundantemente nos

testículos e no timo (MIKI et al, 1994). Estudos feitos com camundongos, mostraram

que esse gene é essencial durante a embriogênese, já que embriões nocauteados

para BRCA1, não se desenvolvem além da gastrulação (GOWEN et al, 1996;

HAKEM et al , 1996).

1.7 A Proteína BRCA1

1.7.1 Estrutura e Características

BRCA1 codifica uma proteína nuclear de mesmo nome, constituída por 1.863

aminoácidos, de 220 kDa (CHEN et al, 1995; SCULLY et al,1996; THOMAS et al,

1996; RUFFNER & VERMA, 1997). BRCA1 é uma fosfoproteína nuclear e, como

pode ser visto na figura 2, é constituída predominantemente por domínios

globulares. Possui um domínio RING-finger, um tipo especial de ZINC-finger que

participa de interações proteína-proteína, na região N-terminal (MIKI et al, 1994),

além de dois sinais de localização nuclear correspondentes aos aa 500-508 e aa

609-615 (CHEN et al, 1996; THAKUR et al, 1997) e uma região C-terminal que

contém dois domínios BRCT (BRCA1 C-terminal) idênticos em tandem, aa 1653-

1736 e aa 1756-1855 (KOONIN, ALTSCHUL & BORK, 1996; BORK et al, 1997;

CALLEBAUT & MORNON, 1997; MIKI et al 1994).

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BRCA1 é expressa em vários tecidos, de modo dependente do ciclo celular.

Seus níveis são mais altos durante a fase S, o que sugere que esta proteína

funcione durante a replicação do DNA. Nas células somáticas, BRCA1 encontra-se

no núcleo, em foci subnucleares característicos que se redistribuem em resposta a

danos no DNA (CHEN et al, 1998).

1.7.2 O Domínio BRCT

BRCT significa BRCA1 C-terminal, e leva este nome devido a este domínio ter

sido inicialmente descrito na proteína BRCA1. O BRCT é um domínio globular que

caracteriza uma superfamília de proteínas envolvidas em pontos de checagem do

ciclo celular que respondem a danos no DNA (KOONIN et al, 1996; BORK et al,

1997). Os domínios BRCT possuem de 85-95 aminoácidos que constituem vários

grupos distintos de aminoácidos hidrofóbicos que formam o centro do BRCT. Podem

ser encontrados em módulos únicos ou em múltiplas repetições em tandem,

Total: 1.863 aa

200 aa

RING NLS BRCT

regiões globulares

regiões não-globulares Total: 1.863 aa

200 aa

RING NLS BRCT

regiões globulares

regiões não-globulares

Figura 2: Desenho esquemático da estrutura da proteína BRCA1.

RING= domínio Ring-Finger , NLS= sinal de localização nuclear, BRCT=domínio BRCT (Retirado de MONTEIRO, 1996).

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formadas por dois domínios e ambos podem ocorrer em diferentes arranjos dentro

das proteínas (KOONIN et al, 1996; BORK et al, 1997).

Em BRCA1 existem dois domínios BRCT em tandem, como pode ser visto nas

figuras 2 e 3. A cristalografia de um domínio BRCT da proteína de reparo de

DNA XRCC1 (ZHANG et al, 1998b) revelou uma folha β de 4 fitas, rodeada por três

α-hélices. Muitas interações entre diferentes proteínas estabelecidas via domínios

BRCT já foram descritas, indicando que uma das funções deste domínio é mediar

interações proteína-proteína (HUYTON et al, 2000). Para mutações associadas a

câncer em BRCA1, a previsão é de que ocorram problemas no dobramento ou na

estabilidade dos domínios BRCT ou a alteração de uma provável interface de

Figura 3: Estrutura tridimensional dos domínios BRCT.

BRCT-N aa 1653-1736 BRCT-C aa 1760-1855

Modelo em fita da região C-terminal de BRCA1. Em amarelo, alfa-hélices; em verde, lâminas beta; em azul, alfa-hélice que conecta os dois domínios BRCT.

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dimerização, resultados que condizem com os efeitos de perda de função da

proteína (ZHANG et al, 1998b).

1.7.3 Papel Biológico Desconhecido

Mais recentemente, diversos trabalhos têm elucidado a relação estrutura-

função de BRCA1 (NAROD & FOULKES, 2004; YOSHIDA & MIKI, 2004). Esta

proteína interage com outras inúmeras proteínas, mas seu papel biológico preciso

na célula ainda não foi elucidado. Apesar disso, sabe-se que BRCA1 está envolvida

em processos celulares importantes como o reparo de DNA, a regulação de pontos

de checagem do ciclo celular e a regulação da transcrição, como pode ser visto na

figura 4. Ainda não está claro se BRCA1 é uma proteína multifuncional com funções

de reparo e regulação transcricional ou se a proteína funciona na ativação da

transcrição seu papel no reparo é mediado através da ativação da transcrição.

Qualquer que seja o caso, essas funções não são mutuamente exclusivas,

obrigatoriamente (HAYES et al, 2000). A carência de conhecimento quanto à função

bioquímica exata de BRCA1 é uma grande barreira para a criação de um teste

funcional que forneça avaliação pré-sintomática confiável do risco para

desenvolvimento de câncer de mama e ovário (HAYES et al, 2000).

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1.8 Funções de BRCA1

1.8.1 O Reparo do DNA

As primeiras evidências de que BRCA1 estaria envolvida no reparo de DNA

vieram da observação de que esta proteína era hiperfosforilada em resposta a danos

no DNA e recolocada em pontos de forquilhas de replicação (SCULLY et al, 1997b).

Figura 4: Rede de interações de BRCA1.

BRCA1 é um componente importante das vias que regulam o reparo de DNA, a progressão do ciclo celular, ubiquitinaçao e regulação transcricional. Acredita-se que o dano no DNA seja um dos gatilhos chave para a ativação de BRCA1. Através da figura e possível visualizar as inúmeras proteínas com as quais BRCA1 interage e as funções das quais participa (Retirado de NAROD & FOULKES, 2004).

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BRCA1 é fosforilada por diferentes quinases, em diferentes resíduos de serina,

dependendo do tipo de agente causador de dano no DNA. A radiação ionizante

acarreta a fosforilação de BRCA1 pelas quinases ATM, Ataxia-telangiectasia

mutated (CORTEZ et al 1999; GATEI et al, 2000), e CHK2, quinase de controle de

G2/M (CHATURDEVI et al, 1999; BELL et al, 1999). A radiação ultravioleta provoca

fosforilação de BRCA1 através da quinase ATR (ATM related) (GATEI et al, 2001).

É provável que BRCA1 seja fosforilada em múltiplos resíduos de serina, por

diferentes quinases ao mesmo tempo, em resposta a danos no DNA, no entanto,

não se sabe como cada fosforilação afeta a função da proteína (CORTEZ et al,

1999; GATEI et al, 2000).

Outros estudos demonstraram que BRCA1 está envolvida com complexos

protéicos que ativam o reparo de quebra de dupla-fita de DNA (Double Strand

Break) por recombinação homóloga (Homologous Recombination) (SCULLY et al,

1997a). BRCA1 co-localiza com as proteínas Rad51 e BRCA2 in vivo, para formar

complexos. A proteína Rad51 eucariótica é homóloga a proteína bacteriana RecA,

que é recrutada para recombinação durante a mitose e a meiose, assim como para

recombinação homóloga de quebras de dupla-fita (SCULLY et al, 1997a, CHEN et

al, 1998). A co-localização das proteínas BRCA com Rad51 em sítios de

recombinação e em foci induzidos por danos no DNA sugere que os genes BRCA

têm um papel tanto na detecção quanto no reparo de quebra de dupla-fita (SCULLY

et al, 1997a). Células que expressam BRCA1 mutado são hipersensíveis à radiação

ionizante e apresentam reparo propenso a erro. Nessas células, a formação dos foci

de Rad51 é reduzida após tratamento com agentes causadores de danos no DNA e

deficiente durante o reparo de quebra de dupla-fita por recombinação homóloga

(SCULLY et al, 1999; MOYNAHAN,CUI & JASIN, 2001).

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A idéia de que BRCA1 tem uma participação importante na manutenção da

integridade do genoma é reforçada pelo fato de que tumores de pacientes com uma

história familiar de câncer de mama exibem anomalias no genoma

excepcionalmente grandes quando comparadas a tumores esporádicos (GLEBOV et

al, 1994). BRCA1 atua como uma proteína supressora de tumor, uma vez que sua

superexpressão leva ao retardo no crescimento de células tumorais em

camundongos nude (THOMAS et al, 1996).

BRCA1 também está envolvido no reparo por excisão de nucleotídeo, que

envolve dois mecanismos diferentes: o reparo acoplado à transcrição (Transcription

Coupled Repair), também chamado de reparo preferencial da fita transcrita e o

reparo do genoma global, que não apresenta tendência para nenhuma das fitas.

BRCA1 pode ter um papel nestes dois tipos reparo (LE PAGE et al, 2000;

HARTMAN & FORD, 2002).

No reparo de DNA já foi descrito que BRCA1 interage com o complexo protéico

MRE11, Rad50/Nbs1 que participa no reparo da quebra de dupla-fita. Também

interage com SW1 e SNF, que são proteínas remodeladoras de cromatina, com o

complexo proteico BASC (BRCA1 Associated Surveillance Complex), que interagem

diretamente BRCA1 (BOCHAR et al, 2000), e ainda com DNA helicases, como a

proteína BACH1 (BRCA1-associated C-terninal Helicase 1) que interage diretamente

com os domínios BRCT (BERTWISTLE & ASHWORTH, 1998, CANTOR et al, 2001).

A importância de BRCA1 no reparo de DNA também é ressaltada pelo fato da

proteína funcionar como uma desacetilase de histona (YARDEN & BRODY, 1999).

O remodelamento da cromatina ocorre nas proximidades da quebra de dupla-

fita e acredita-se que este processo facilite o raparo do DNA. A ativação de outros

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genes que estão implicados na resposta a dano no DNA, resulta dessa interação

(VERSTEEGE et al, 1998).

1.8.2 Controle do Ciclo Celular

Os pontos de checagem do ciclo celular são sistemas de vigilância que mantém

a integridade do genoma depois de danos no DNA ou em outras macromoléculas

celulares e que tem dois papéis importantes: assegurar que eventos essenciais do

ciclo celular sejam terminados antes que o ciclo continue e dar mais tempo para que

o reparo de danos no DNA seja feito, antes de sua replicação e da mitose

(KUFMANN & PAULES, 1996). Estes pontos de checagem tanto podem culminar em

morte celular programada (apoptose), para eliminar as células defeituosas, como na

parada do ciclo celular para prevenir que o DNA lesionado se replique (LI et al,

2000).

Quinases como ATM, por exemplo, interagem com BRCA1 e uma vez

fosforilada, BRCA1 participa da checagem da progressão do ciclo celular. ATM

pertence a uma família de proteínas que participam da regulação de pontos de

checagem do ciclo celular e que também estão envolvidas no reparo do DNA.

Provavelmente, BRCA1 está envolvida em diferentes vias de sinalização para

retardo do ciclo celular, que são dependentes do tipo de lesão sofrida pelo DNA

(KASTAN & LIM, 2000).

Como já foi mencionado anteriormente, os domínios BRCT também são

encontrados em proteínas dos pontos de checagem do ciclo celular, como p53BP1

(p53 binding protein 1), a proteína de pontos de checagem da replicação por fissão

em leveduras Rad4, a proteína de reparo de DNA, XRCC1 e as proteínas da família

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retinoblastoma (BORK et al, 1997) entre outras, o que reforça a idéia de que BRCA1

participe deste tipo de evento.

Em cultura de células, a expressão induzida de BRCA1 acarretou morte celular

programada e revelou que um dos principais genes alvo de BRCA1 é o gene

responsivo a dano no DNA , GADD45 (HARKIN et al, 1999). GADD45 (Growth Arrest

and DNA Damage 45 ) deflagra apoptose dependente de JNK/SAPK (TAKEKAWA &

SAITO, 1998). Em outro tipo de experimento, com infecção por BRCA1 mediada por

adenovírus, foi mostrada a indução de genes do controle do ciclo celular como p21

(também conhecido como WAF ou CiP1), por exemplo, e também de genes de

resposta a danos no DNA, como o próprio GADD45, mas não foi demonstrada a

indução da apoptose, sugerindo que este resultado poderia ser um efeito específico

do tipo de célula utilizada (MACLACHLAN et al, 2000).

BRCA1 também já foi descrito como sendo um dos componentes de BASC

(WANG et al, 2000). Em células de cultura primária deficientes em BRCA2, o ponto

de checagem é preservado (PATEL et al, 1998), o que nao acontece em células

deficientes em BRCA1. Camundongos BRCA1-/- e BRCA2-/-, entretanto, morrem

durante estágios iniciais da embriogênese (XU et al, 1999; HAKEM et al, 1996). A

perda de p53 ou p21, retarda a letalidade embrionária em alguns dias (HAKEM et al,

1997), indicando que a falta do controle do ponto de checagem pode ser um evento

importante para a formação de tumor. A maioria das células que não expressam

BRCA1 nem BRCA2, sofrem apoptose devido ao controle do ponto de checagem

não estar preservado, mas células nas quais ambas as proteínas estão alteradas,

sobrevivem na presença de instabilidade genômica (TIRKKONEN et al, 1997; W

et al, 2002; GRETARSDOLTIR et al, 1998). Embora já tenha sido observado que na

maioria dos tumores de mulheres com mutações em BRCA1 e BRCA2, existe perda

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do alelo selvagem, alguns cânceres parecem surgir na presença de um alelo

selvagem intacto. Para os dois casos, foi proposto que o segundo evento na

formação do tumor envolva a inativação de um gene de ponto de checagem, além

da perda do segundo alelo de BRCA1 ou BRCA2 (BERTWISTLE & ASHWORTH,

1998; VENKITARAMAN, 2002).

Proteínas são marcadas para degradação no proteassoma, por um processo

chamado ubiqüitinação. O proteassoma, por sua vez, quebra as proteínas marcadas

para degradação que possuem essa "etiqueta" de ubiqüitina. A falta da regulação

desta degradação conduz à perda do controle do ciclo celular e também parece ser

um passo importante na tumorigênese. O domínio RING-finger é um motivo

freqüentemente encontrado em proteínas com função de ubiqüitinação. BRCA1 e

BARD1 (BRCA1-associated RING domain protein 1) têm um motivo RING-finger em

sua porção mais N-terminal e foi demonstrado que o complexo BRCA1-BARD1

funciona no processo de ubiqüitinação. São raras as mutações em BARD1, ligadas

ao desenvolvimento de câncer, em tumores que não apresentam alterações em

BRCA1 e BRCA2 (HASHIZUME et al, 2001, GHIMENTI et al, 2002, ISHILOBI et al,

2003). Recentemente foi demonstrado que a ubiqüitinação mediada por BRCA1

ocorre em resposta a estresse na replicação (MORRIS & SOLOMON, 2004), ligando

esta função à resposta a danos no DNA.

1.8.3 Regulação da Transcrição

BRCA1 já foi envolvida na regulação transcricional de uma série de genes que

atuam no reparo do DNA. A proposta de um papel para BRCA1 na transcrição deve-

se a três razões principais: (i) a porção C-terminal de BRCA1 possui um excesso de

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resíduos de aminoácidos carregados negativamente, podendo ativar a transcrição

de um gene quando fusionado a um domínio de ligação a DNA (DBD) in vivo

(CHAPMAN & VERMA,1996; MONTEIRO, AUGUST & HANAFUSA, 1996) e in vitro

(HAILE & PARVIN, 1999), (ii) a porção C-terminal de BRCA1 se associa com uma

forma da holoenzima RNA polimerase II (SCULLY et al, 1997a) e (iii) BRCA1 modula

a atividade de certos ativadores transcricionais (SOMASUNDARAM et al, 1997;

OUCHI et al, 1998, 2000; WANG et al, 1998).

A perda dos domínios BRCT de BRCA1 está ligada ao risco de

desenvolvimento de câncer. Mas um fato interessante é que a capacidade de ativar

a transcrição não parece ser uma característica geral dos domínios BRCT, uma vez

que os mesmos, isolados de outras proteínas, não possuem tal atividade (MIYAKE

et al, 2000).

Já foi demonstrado que a RNA polimerase II (pol II) de mamíferos existe em

dois complexos protéicos diferentes: um cerne, composto por 12 unidades da RNA

polimerase II (~500kDa) e a holoenzima (>1MDa), contendo o cerne mais o

complexo SRB-Med, fatores gerais de transcrição e fatores envolvidos no

remodelamento de cromatina. A idéia de que BRCA1 estaria envolvida na regulação

da transcrição (ANDERSON et al, 1998), ocorreu devido a resultados mostrando que

BRCA1 era co-purificada com a holoenzima RNA pol II, mas o mesmo não acontecia

com fatores de transcrição purificados nas mesmas condições (SCULLY et al,

1997a). BRCA1 é um componente da holoenzima RNA pol II, e se complexa com ela

através da RNA helicase A, outro componente da holoenzima (PAO et al, 2000).

Em 1997, experimentos demonstraram que BRCA1 expressa ectopicamente,

causava parada do ciclo celular via transativação do inibidor de ciclo celular p21, de

modo dependente de p53, sugerindo uma base para a ação supressora de tumor de

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BRCA1 (SOMASUNDARAM et al, 1997). BRCA1 interage fisicamente com p53 e

aumenta a ativação de genes responsivos ao mesmo, incluindo p21, sugerindo um

efeito mais direto de BRCA1 na transcrição (OUCHI et al, 1998; ZHANG et al,

1998a). BRCA1 também foi envolvida na diminuição da taxa de crescimento celular

estimulado por IFN-γ, provavelmente devido a sua ligação com STAT1 (Signal

Transducer and Activator of Transcription 1) ativado (OUCHI et al, 2000). Em células

estimuladas com IFN-γ, a diminuição do crescimento é mediada pela indução de p21

através de um elemento que responde a IFN-γ. Experimentos com HCC1937,

linhagem celular que carrega apenas uma cópia de uma versão truncada de BRCA1,

indicaram que BRCA1 é requerida para indução de p21 mediada por IFN-γ (OUCHI

et al, 2000). BRCA1 regula diferencialmente alguns genes alvos de IFN-γ, sugerindo

que a proteína apresenta seletividade a promotor.

BRCA1 é capaz não só de ativar, mas também de reprimir a transcrição. Em

um ensaio de dois-híbridos, mostrou-se que BRCA1 interage com o fator de

transcrição c-Myc (WANG et al, 1998). Em estudos de co-transfecção BRCA1

reprimiu a transcrição mediada por c-Myc e suprimiu o número de foci formados em

fibroblastos de embrião transformados com Ras ou c-Myc, sugerindo que BRCA1

pode regular negativamente a transcrição por c-Myc. O fato de BRCA1 possuir um

domínio de ativação transcricional pode parecer contraditório em relação à sua

função de repressão, mas a interação de BRCA1 com diferentes proteínas fornece

evidências indiretas do seu papel na transcrição e sugere que BRCA1 pode se

alternar entre um regulador positivo e um negativo, dependendo do contexto

(MONTEIRO, 2000; MACLACHLAN et al, 2000).

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Finalmente, BRCA1 e BARD1, estão presentes em um complexo protéico que

contém o fator estimulante de clivagem CstF50, que ajuda a especificar o sítio de

processamento do mRNA, durante a poliadenilação (KLEIMAN & MANLEY, 1999).

1.9 Domínio BRCT: Ativador Transcricional

Monteiro e colaboradores, em 1996, demonstraram que a região C-terminal de

BRCA1 (aa 1760-1863) pode atuar como um ativador transcricional mediante sua

fusão a um domínio heterólogo de ligação ao DNA (figura 5). Ensaios posteriores

mostraram uma correlação entre a perda desta atividade transcricional e mutações

na região C-terminal da proteína que conferem predisposição hereditária ao câncer

de mama e ovário (MIKI et al, 1994; HAYES et al, 2000). Por outro lado,

polimorfismos benignos não mostraram relação com a perda da atividade

transcricional, o que é bastante consistente com a idéia de que BRCA1 é um gene

supressor de tumor (FRIEDMAN et al, 1994; DUROCHER et al, 1996) . O

estabelecimento dessa correlação permitiu o uso dessa estratégia como um ensaio

funcional para caracterização de variantes ainda não classificadas de BRCA1

(VALLON-CHRISTERSSON et al, 2001; PHELAN et al, 2005), possibilitando uma

análise de risco de desenvolvimento de câncer de mama e ovário mais precisa em

indivíduos que carregam mutações neste gene. Esta técnica gerou a possibilidade

de se desenvolver um ensaio através do qual é possível se ter uma idéia das

variantes que possivelmente contribuem ou não para o desenvolvimento do câncer

de mama e ovário.

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Embora não exista um homólogo de BRCA1 em seu genoma, as leveduras tem

sido um sistema-modelo importante para o estudo de BRCA1, assim como para a

função de vários fatores de transcrição de mamíferos (KENNEDY, 2002). As

leveduras têm sido utilizadas para se analisar a estrutura-função de BRCA1 na

transcrição, como também para investigar seus mecanismos de ativação, fazendo-se

uma correlação com os dados clínicos (MONTEIRO, AUGUST & HANAFUSA, 1996,

1997; HAYES et al, 2000; VALLON-CHRISTERSSON et al, 2001; NADEAU et al,

2000). Além disso, a superexpressão de BRCA1 humana em leveduras gera um

fenótipo de colônias pequenas que foi proposto como um método para classificar

mutações em BRCA1 que ainda não haviam sido caracterizadas (MONTEIRO &

HUMPHREY, 1998; HUMPHREY et al, 1997).

A importância do estudo de mutações do tipo missense se deve a falta de

informação sobre qual tipo de problema a troca de um aminoácido poderá acarretar

Figura 5: Ativação transcricional por BRCA1.

DBD

repórter

Polimorfismo benigno

DBD

repórter X

Variante missense associada a câncer

DBD

repórter X

Variante nonsense associada a câncer

DBD

repórter

Tipo selvagem

Atividade transcricional da região C-terminal de BRCA1 selvagem e mutante fusionados com um domínio heterólogo de ligação a DNA (DBD) (caixas laranjas). A introdução de mutações associadas a câncer (mas não dos polimorfismos benignos) abole a ativação do gene repórter (Retirado de Monteiro, 2000).

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na função da proteína. Uma mutação que provoca a deleção de uma região da

proteína é facilmente reconhecida como causa da perda da função da mesma e

associada a uma evidente mudança estrutural. Já nas mutações onde ocorre apenas

a troca de um resíduo de aminoácido, não existe mudança física perceptível da

proteína, quando analisada por western blotting, por exemplo (SZABO, WORLEY &

MONTEIRO, 2004). A grande maioria das mutações já descritas para BRCA1,

invariavelmente, leva à truncagem da região C-terminal, região da proteína muito

conservada evolutivamente entre BRCA1 de camundongo a humano (aa 1636-1795)

(ABEL et al, 1995) e que compreende os domínios BRCT, ressaltando a importância

dessa região para sua função (MONTEIRO, 2000). As mutações missense relatadas,

localizam-se ou no domínio RING-finger ou na região C-terminal (Breast Cancer

Information Core).

Desta forma, Monteiro e colaboradores (1996) decidiram investigar se a região

contendo um grupo de mutações descritas adjacente à porção C-terminal de

BRCA1 (Breast Cancer Information Core), compreendendo os exons 16-24 (aa1560-

1863), estaria envolvida na ativação transcricional. Após a detecção e identificação

dos alelos mutantes de BRCA1 eram necessários dados adicionais para determinar

as conseqüências de uma dada alteração na saúde de um indivíduo. Os ensaios

funcionais poderiam medir o grau de inativação funcional de BRCA1 associado com

uma alteração de seqüência e poderiam ajudar na classificação de variantes

missense na linhagem germinativa como: um polimorfismo benigno (sem efeito na

função de BRCA1) ou como uma mutação que predispõe a câncer (com algum grau

de inativação funcional) (MONTEIRO & HUMPHREY, 1998).

Os estudos populacionais e de análise de ligação são os ensaios mais diretos

da função supressora de tumor atribuída a BRCA1. Alterações específicas de

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seqüências da linhagem germinativa de muitos indivíduos são estudadas nestes

ensaios para a correlação com a presença de câncer de mama ou ovário. A

detecção de uma incidência alta de câncer entre indivíduos com uma dada mutação

missense confere um grau de certeza estatística, mas não absoluta, de que uma

certa mutação predispõe ao câncer. A análise de ligação tem demonstrado

claramente que as mudanças em seqüências na linhagem germinativa que resultam

em término prematuro da proteína BRCA1, predispõem indivíduos a câncer de

mama e ovário (MIKI et al, 1994).

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2. Objetivo

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2.1 Objetivo Geral

Este trabalho teve como objetivo a classificação de variantes missense de

BRCA1, quanto ao risco potencial de desenvolvimento de câncer de mama baseada

na capacidade da região C-terminal da proteína ativar a transcrição de um gene

repórter.

2.2 Objetivos Específicos

- Geração de variantes presentes no BIC através de mutagênese sítio-dirigida com

PCR por sobreposição e extensão;

- Realização de ensaio de ativação transcricional em leveduras;

- Realização de ensaio de ativação transcricional em células de mamíferos.

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3. Materiais e Métodos

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3.1 Construções de DNA

3.1.1 Seleção de Variantes

As variantes do gene BRCA1, utilizadas neste estudo, foram selecionadas no

BIC (Breast Cancer Information Core), segundo os seguintes critérios: (1) ser do tipo

missense, ou seja, aquelas nas quais a troca de um nucleotídeo na seqüência do

gene resulta na troca de um resíduo de aminoácido que compõe a proteína; (2) estar

contida entre os exons 13 e 24 do gene, uma vez que Phelan e colaboradores, em

2005, determinaram que esta porção do gene contribui para uma maior taxa de

ativação da transcrição; e (3) que ainda não tivessem sido estudadas pela mesma

abordagem proposta em nosso trabalho. De acordo com estes critérios, foram

selecionadas as variantes R1443G, R1495M, V1534M, D1546N, L1564P, P1614S,

T1700A, G1706E, V1736A e V1804D. As seis primeiras variantes encontram-se

antes dos domínios BRCT e as quatro últimas encontram-se dentro do domínio

BRCT.

3.1.2 PCR por Sobreposição e Extensão

Para a geração de mutações pontuais in vitro, correspondentes às variantes

selecionadas para o trabalho, foi utilizada a técnica de mutagênese sítio-dirigida

através de PCR (Polymerase Chain Reaction) por extensão sobreposta (overlap

extension PCR), como descrito em Sambrook & Russel (2001). Como molde foi

usado o plasmídeo p385-BRCA1 (gentilmente cedido pelo Dr. Michael Erdos,

National Human Genome Research Institute), que contém a seqüência codificante

completa de DNA de BRCA1 humana. A região amplificada, onde foram introduzidas

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as mutações, correspondia aos aminoácidos 1396-1863, que era flanqueada pelos

iniciadores UX13 e 24ENDT (tabela 1). Cada um deles continha em sua extremidade

5’ sítios para as enzimas de restrição EcoRI e BamHI, respectivamente.

No primeiro conjunto de reações onde foram amplificadas as porções 5’ dos

fragmentos, foi utilizado o iniciador UX13 e um iniciador específico com a alteração

de interesse para cada uma das variantes, como é possível ver na tabela 2.

No segundo conjunto de reações foram amplificadas as porções 3’ dos

fragmentos, utilizando-se o iniciador 24ENDT e um iniciador específico contendo a

alteração de interesse, também para cada uma das variantes (tabela 3).

Na terceira reação foram utilizados os iniciadores UX13 e 24ENDT, a fim de

amplificar o fragmento 13-24 completo, e os produtos de PCR resultantes das

reações anteriores correspondentes às porções 3’ e 5’ de cada uma das variantes

(figura 6).

As concentrações finais dos reagentes nas reações de PCR foram: 200 µM de

cada dNTP (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) , 0,5 µM de cada um dos iniciadores, 100

ng DNA molde e 1 unidade da enzima Pfu em tampão de reação que acompanha a

enzima, para reações com volume final de 50 µL.

Tabela 1: Seqüências dos iniciadores utilizados para amplificação da região correspondente aos aminoácidos 1396-1863 de BRCA1. Os sítios para enzimas de restrição estão sublinhados.

Iniciador Seqüência Sítio de Clonagem

UX13 5’CGGAATT CCAGAGGGATACCATGCAA 3’ EcoRI

24ENDT 5’GCGGATCCTCAGTAGTGGCTGTGGGGGAT 3’ BamHI

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Tabela 2: Seqüência dos iniciadores usados para inserir a mutação e amplificar a porção 5’ da seqüência correspondente aos exons 13- 24.

Iniciador Seqüência

R1443G R (g!c) 5’ TCT GGA TTT CCC AGG TCC TCA 3’

R1495M R (c-!a) 5’ AGG GGA TGA CAT TTC CAC TCC 3’

V1534M R (c! t) 5’ TGC TCC TCC ATA TCA ACA ACC 3’

D1546N R (c! t) 5’ TCC GTC AAA TTG TGT GGC CCA 3’

L1564P R (a!g) 5’ CT GAT TCC AGA TTC CGG GTA AGG GGT ACC CTC 3’

P1614S R (g!a) 5’ C AGC AGC TGA ACT CTG GGC AGA TTC TGC 3’

T1700A R (t!c) 5’ ATA TTT CAG TGC CCG TTC ACA CAC AAA C 3’

G1706E R (c! t) 5’ TCC CGC AAT TTC TAG AAA ATA 3’

V1736A R (a!g) 5’ ATC TCC TCT GGC TTC AAA ATC 3’

V1804D R (a! t) 5’ AAT TGG GTG GTC ACC TGT GCC 3’

Na nomenclatura das variantes, a primeira letra corresponde a ao aminoácido presente na proteína selvagem, o número correspode à posição do aminoácido na proteína e a última letra, imediatamente após o número, corresponde ao aminoácido alterado na variante. R oligonucleotídeo anti-senso. Em negrito, os nucleotídeos alterados para a mutagênese sítio-dirigida.

Tabela 3: Seqüência dos iniciadores usados para inserir a mutação e amplificar a porção 3’ da seqüência correspondente aos exons 13- 24.

Iniciador Seqüência

R1443G F (c!g) 5’ TGA GGA CCT GGG AAA TCC AGA 3’

R1495M F (g-! t) 5’ GGA GTG GAA ATG TCA TCC CCT 3’

V1534M F (g!a) 5’ GGT TGT TGA TAT GGA GGA GCA 3’

D1546N F (g!a) 5’ TGG GCC ACA CAA TTT GAC GGA 3’

L1564P F (t!c) 5’ G GGT ACC CCT TAC CCG GAA TCT GGA ATC AG 3’

P1614S F (c! t) 5’ GCA GAA TCT GCC CAG AGT TCA GCT GCT G 3’

T1700A F (a!g) 5’ G TTT GTG TGT GAA CGG GCA CTG AAA TAT 3’

G1706E F (g!a) 5’ TAT TTT CTA GAA ATT GCG GGA 3’

V1736A F (t!c) 5’ GAT TTT GAA GCC AGA GGA GAT 3’

V1804D F (t!a) 5’ GGC ACA GGT GAC CAC CCA ATT 3’

Na nomenclatura das variantes, a primeira letra corresponde a ao aminoácido presente na proteína selvagem, o número correspode à posição do aminoácido na proteína e a última letra, imediatamente após o número, corresponde ao aminoácido alterado na variante. F oligonucleotídeo senso. Em negrito, os nucleotídeos alterados para a mutagênese sítio-dirigida.

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As amostras foram submetidas ao seguinte ciclo: desnaturação inicial de 94oC

por 5 minutos, 30 ciclos de desnaturação a 94oC por 1 minuto, anelamento a 60oC

por 1 minuto, extensão a 72oC por 2 minutos e extensão final a 72oC por 10 minutos.

Após cada reação os produtos de amplificação foram submetidos à eletroforese

em gel de agarose 1% (p/v) para confirmação dos tamanhos dos fragmentos e

posterior purificação. A terceira reação acontecia sob as mesmas condições das

reações anteriores, porém, não se utilizava DNA molde. Os iniciadores UX13 e

24ENDT eram usados nas mesmas concentrações descritas acima e os produtos

purificados correspondentes às porções 5’ e 3’ de uma mesma variante eram os

Figura 6: Esquema de Mutagênese Sítio-dirigida por Extensão Sobreposta.

Em rosa a porção 5’ do gene BRCA1. Em cinza, o plasmídeo, em marrom a região correspondente aos exons 13-24 do gene BRCA1. Em azul escuro e azul claro, os oligonucleotídeos iniciadores que amplificam a porção 3’ e 5’ do gene, respectivamente. Em amarelo o nucleotídeo alterado em relação à seqüência selvagem. O desenho não está em escala.

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moldes, sendo utilizados em massas aproximadamente iguais, estimadas através da

visualização do DNA em gel de agarose corado com brometo de etídeo 0,5 µg/mL,

por iluminação com luz UV. O produto final destas reações correspondia a um

fragmento de aproximadamente 1,4 kb (aminoácidos 1396-1863) e continha o

nucleotídeo de interesse alterado.

3.1.3 Digestão de Produtos de PCR e de Plasmídeos para Clonagem

Todos os produtos de PCR amplificados na última reação (fragmento 13-24

completo) foram digeridos com as enzimas EcoRI e BamHI (Amersham GE). Para

cada 20 µL de produto de PCR foram utilizadas 2 unidades de cada uma das

enzimas, diluídos em tampão que acompanhava a enzima. Para todas as reações

de digestão foi respeitada a relação 1:20 µL de enzima para volume total da reação.

Os plasmídeos pLex9, pGBT9 e pCDNA3 foram digeridos antes de utilizados

para as clonagens. Eram utilizadas 2 unidades de enzima para cada µg de vetor a

ser digerido, as demais condições eram as mesmas citadas anteriormente. Os

vetores pLex9 e pGBT9 foram digeridos com EcoRI e BamHI (Amersham GE) e

pCDNA3 foi digerido com as enzimas HindIII e BamHI (Amersham GE). Na tabela 4,

estão listados todos os plasmídeos utilizados em nosso trabalho.

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3.1.4 Tratamento dos Plasmídeos Digeridos com CIP

Após digeridos, os vetores foram tratados com a enzima CIP- Calf Intestinal

Phosphatase - de acordo com as instruções do fabricante (New England BioLabs

Inc.). A CIP era importante para remoção dos grupos 5’ fosfato do DNA, evitando

que os vetores recircularizassem sem inserto após a digestão, facilitando a posterior

busca pelos clones mutados, diminuindo o número de falsos positivos.

3.1.5 Purificação de Plasmídeos e de Produtos de PCR

Os plasmídeos tratados com CIP e os produtos de PCR, foram submetidos à

eletroforese em gel de agarose 0,8-1,5% (p/v), para determinação do peso molecular

dos vetores e fragmentos amplificados a serem observados, utilizando-se,

Plasmídeo Conteúdo Utilização

p385-BRCA1 Seqüência codificante completa de BRCA1 humano.

Molde para as reações de PCR para mutagênese sítio-dirigida.

pLex9 Domínio de ligação a DNA de LexA. Expressão em leveduras.

pGBT9 Domínio de ligação a DNA de GAL4.

Vetor intermediário de onde foi retirado o domínio de ligação a DNA de LexA.

pCDNA3 - Expressão em células de mamíferos.

pG5Luc Gene repórter de luciferase de vaga-lume. Ensaio em células de mamíferos.

phGR-TK Gene repórter de luciferase de

Renilla, de expressão constitutiva.

Controle interno utilizado no ensaio em células de mamíferos.

pRB1840 Plasmídeo repórter contendo o gene LacZ. Ensaio em leveduras.

Tabela 4: Plasmídeos utilizados.

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respectivamente, um padrão de peso molecular de 1 kb ou de 100 pb (ambos

Invitrogen) com os quais os fragmentos eram comparados, após coloração com

brometo de etídeo 0,5 µg/mL e posterior visualização com luz UV. Confirmados os

tamanhos, o DNA era extraído de gel de agarose com o sistema QIAEX II- DNA

Extraction from Agarose Gel (Qiagen Inc.), de acordo com as instruções do

fabricante, e as amostras foram ressuspensas em Tris-HCl 10mM pH 8,5.

3.1.6 Indução de competência em Escherichia coli

Uma alíquota de 5 µL de um estoque da cepa de Escherichia coli DH5αF´IQ foi

inoculada em 5 mL de meio LB (triptona 10,0 g/L, extrato de levedura 5,0 g/L, NaCl

5,0 g/L) e cultivada por 16h a 37oC sob agitação constante de 250 rpm. Um mL

desta cultura foi então inoculado em 50 mL de LB e mantido sob agitação constante

de 250 rpm a 37oC até que chegasse à fase exponencial. Quando uma D.O.600 de

aproximadamente 0,6 foi atingida, a cultura foi submetida à centrifugação de 1.000 g

por 10 minutos a 4oC. O sobrenadante foi descartado e as células ressuspensas em

25 mL de solução de CaCl2 50 mM gelada. A suspensão foi mantida em gelo por 30

minutos e posteriormente centrifugada a 1.000 g por 10 minutos a 4oC. Novamente o

sobrenadante foi descartado e as células suspensas em 5 mL de solução de CaCl2

50 mM gelada e mantidas em gelo por 1 hora. Após este período foi adicionado

glicerol em concentração final de 20% (v/v) e depois homogeneizado. Alíquotas de

200 µL de suspensão de células competentes foram distribuídas em tubos de 1,5 mL

e armazenadas a –70oC (protocolo adaptado de Sambrook & Russel, 2001).

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3.1.7 Clonagem dos Produtos de PCR em pLex9 e Transformação Bacteriana

Os fragmentos mutados foram clonados no vetor de expressão em leveduras

pLex9, na mesma fase de leitura de um domínio de ligação a DNA de LexA presente

no vetor. O vetor e os fragmentos mutados foram utilizados em uma proporção molar

de 1:3, respectivamente, em uma reação catalisada pela enzima T4 DNA Ligase

(Gibco, Fisher, Amersham GE) da qual se utilizava 3 unidades da enzima para 10 µL

de reação, utilizando-se o tampão fornecido juntamente com a enzima.

As ligações foram transfectadas na linhagem bacteriana DH5α de Escherichia

coli, por choque térmico a 42oC. Cerca de 20 ng de DNA foram adicionados em 200

µL de solução contendo bactérias competentes (mencionadas no item 1.5) e esta

mistura foi mantida em gelo por 15 minutos. Passado este período, a solução

permaneceu em banho-maria a 42oC por 90 segundos, para o choque-térmico, e

depois foi colocada em gelo por um período não inferior a 5 minutos. Posteriormente

foram adicionados 800 µL de LB ao tubo e o mesmo deixado em banho-maria a

37oC por pelo menos 30 minutos para recuperação das bactérias. Depois de

recuperadas as células eram espalhadas em placas de Petri que continham meio

sólido LB-ampicilina (50 µg/mL) e deixadas em estufa a 37oC, por aproximadamente

15h.

O vetor pLex9 contém um gene de resistência a ampicilina. As colônias

escolhidas foram inoculadas em 3 mL de meio LB líquido contendo ampicilina (50

µg/mL) durante a noite, sob agitação constante de 250 rpm e temperatura de 37oC.

Para confirmação dos clones positivos foi feita a extração do DNA plasmidial como

se segue: 1,5 ml de cultura foi submetido à centrifugação a 12.000 g em

microcentrífuga (Eppendorf) por 1 minuto. O sobrenadante foi descartado e as

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células ressuspensas em 100 µL da solução GET (glicose 50 mM, EDTA pH 8,0 10

mM, Tris-HCl pH 8,0 25 mM). Posteriormente eram adicionados 200 µL de uma

solução contendo NaOH 0,2 N e SDS 1% e 150 µL de acetato de potássio 3M pH

4,8, após a adição de cada uma das soluções, a mistura foi feita por inversão. A

solução foi centrifugada a 12.000 g por 5 minutos e depois de recuperado o

sobrenadante, foi adicionado 1 volume de clorofórmio, misturado em vórtex, e a

solução, deixada incubando à temperatura ambiente por 2 minutos. A fase aquosa

foi recuperada em um tubo novo, onde adicionou-se 0,1 volume de acetato de sódio

3 M e 2 volumes de etanol absoluto. A solução foi misturada em vórtex e depois

incubada por pelo menos 20 minutos a –70oC. A solução foi centrifugada por 15

minutos a 12.000 g e o sedimento de DNA formado foi lavado com 300 µL de etanol

70%. Após outro passo de centrifugação nas mesmas condições por 5 minutos,

descartou-se o sobrenadante e o sedimento foi deixado em temperatura ambiente

para posterior ressuspensão com Tris-HCl 10 mM pH 8,5 (Protocolo adaptado de

Sambrook & Russel, 2001).

O DNA plasmidial extraído, foi digerido com as enzimas EcoRI e BamHI (como

citado no ítem 1.2) e através de eletroforese em gel de agarose 1% (p/v), verificou-

se a liberação do inserto de aproximadamente 1,4 kb.

Os clones positivos eram expandidos e o DNA extraído e purificado com o

sistema QIAGEN Plasmid Purification (QIAGEN), como recomendado pelo

fabricante. O DNA era quantificado em espectrofotômetro DU530 (Beckman) e as

mutações eram confirmadas por seqüenciamento automático em MegaBace 1000

Analysis System (Amersham Pharmacia Biotech Inc.), para o qual era utilizado o kit

MegaBace, DYEnamicTM ET dye terminator (Amersham Pharmacia Biotech Inc.).

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3.1.8 Subclonagem dos Produtos de PCR em pGBT9

Para a subclonagem do insertos no vetor pGBT9 foram utilizados os insertos

liberados dos clones positivos em pLex9, digeridos com as enzimas EcoRI e BamHI.

A extração e purificação dos insertos de gel de agarose foram feitas como

mencionado no ítem 3.1.4. Uma vez liberados, os insertos foram clonados em

pGBT9 previamente digerido com as mesmas enzimas. A clonagem dos insertos foi

feita na mesma fase de leitura de GAL4 DBD, presente em pGBT9.

Os procedimentos e condições de reação foram realizados como descrito no

ítem 1.6. Os clones positivos foram expandidos, e os DNAs plasmidiais extraídos,

purificados e posteriormente digeridos com HindIII e BamHI, liberando insertos de

aproximadamente 2 kb, correspondentes ao fragmento contendo a mutação,

fusionado ao GAL4 DBD.

3.1.9 Subclonagem dos Produtos de PCR em pCDNA3

Os insertos liberados de pGBT9, digeridos com as enzimas HindIII e BamHI e

devidamente purificados, foram subclonados no vetor de expressão em células de

mamíferos pCDNA3 previamente digerido com as mesmas enzimas e sob as

condições descritas no ítem 1.6. Os clones positivos foram selecionados como

descrito acima e suas mutações foram confirmadas como descrito a seguir.

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3.1.10 Confirmação das Mutações por Seqüenciamento

Para a confirmação das mutações em pLex9 e pCDNA3, as construções foram

submetidas a seqüenciamento como mencionado no ítem 1.6. Para o

seqüenciamento das construções foi utilizado o iniciador 9503101, que se anela à

extremidade 5’ do exon 16, o iniciador LexA seq, que se anela à seqüência de Lex A

em pLex9, e o iniciador Gal4 DBD, que se liga à seqüência de GAL4 DBD, presente

nas construções feitas em pCDNA3 (tabela 5).

3.2 Ensaio de Ativação Transcricional em Leveduras

Para este ensaio foram utilizadas as células de Saccharomyces cerevisiae da

linhagem EGY48 [MATa, ura3, trp1, his3, 6 lexA operator-LEU2]. Todo o ensaio, da

indução de competência em leveduras até o ensaio de ativação transcricional

propriamente dito, foi realizado de acordo com as instruções do fabricante do

sistema MATCHMAKER Library (Clontech Laboratories Inc.).

Tabela 5: Seqüência dos iniciadores utilizados para confirmação das construções de DNA.

Iniciador Seqüência Região de Hibridização

9503101 5’ CGG AAT TCG AGG GAA CCC CTT ACC TG 3’ Exon 16

LexA seq 5’ CGT CAG CAG AGC TTC ACC ATT 3’ Lex A

Gal 4 DBD 5’ TCA TCG GAA GAG AGT AG 3’ GAL4 BD

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3.2.1 Indução de Competência em Leveduras

Algumas colônias de levedura, mantidas em placa de placa de Petri contendo

meio sólido YPD (peptona 20 g/L, extrato de levedura 10 g/L, glicose 20 g/l; Clontech

Laboratories Inc.), foram inoculadas em 1 mL de meio líquido YPD. A mistura foi

agitada vigorosamente para dispersão do aglomerado de células e posteriormente

transferida para um frasco contendo 50 mL de meio líquido YPD, que foi incubado a

30oC, de 16-18h sob agitação de 250 rpm até que a cultura atingisse a fase

estacionária (D.O.600> 1.5). Para um frasco contendo 300 mL de meio YPD líquido,

foi transferido volume de cultura suficiente para produzir uma D.O.600= 0,2-0,3 e

posteriormente incubadas a 30oC sob agitação constante de 230 rpm por 3 horas. As

células foram centrifugadas a 1.000 g por 5 minutos em temperatura ambiente e,

após o descarte do sobrenadante, foram ressuspensas em 30 mL de H20. As

células foram novamente centrifugadas sob as mesmas condições, o sobrenadante

descartado e o sedimento foi ressuspenso em 1,5 mL de solução TE/LiAc 1X fresca

(TE: Tris-HCl 10 mM, EDTA 1 mM). Todo o processo foi realizado em ambiente

estéril, com soluções estéreis.

3.2.2 Transformação de Leveduras

Para cada variante estudada, foi adicionado 500 ng de DNA de uma das

variantes clonada em pLex9, 200 ng do plasmídeo repórter pRB1840 e 100 µg de

DNA carreador (fornecido no kit), além de 100 µL de células de levedura

competentes e 600 µL PEG/ LiAc (PEG 4000 40%, TE 1X, Li Ac 1X; PEG: Polietileno

glicol), posteriormente misturados em vórtex. Esta mistura foi incubada a 30oC por

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30 minutos sob agitação constante de 200 rpm e, posteriormente, foi adicionado

DMSO para 10%, misturado por inversão.

O choque térmico foi feito em banho-maria a 42oC por 15 minutos e em seguida

as células foram colocadas em gelo e posteriormente centrifugadas durante 5

segundos a 13.000 g. O sobrenadante foi descartado e as células ressuspensas em

0,5 mL de TE 1X. De 150 a 200 µL desta suspensão foram espalhados em placas

de Petri contendo meio SD/-TRP-URA sólido (YNB 6,7 g/L, Na2HPO4 7,0 g/L,

NaH2PO4 7,0 g/L, ágar 20 g/L 2% p/V de dextrose; na ausência de triptofano e

uracil), que foram deixadas incubando a 30oC até que as colônias aparecessem. O

YNB (yeast nitrogen base without aminoacids) utilizado no preparo do meio SD

(sodium dropout) é uma mistura contendo fontes de carbono, fontes de nitrogênio

(não-aminoácidas) e sulfato de amônio (Clontech Laboratories Inc.).

3.2.3 Ensaios para Atividade de β-galactosidase

Os ensaios para β-galactosidase foram realizados com 3 colônias

independentes de cada variante e cada uma das colônias foi ensaiada em triplicata.

Cada colônia foi inoculada em 5 mL de meio líquido SD/-TRP-URA e crescida

durante a noite sob agitação de 250 rpm a 30oC. À esta cultura foram adicionados 2

mL em 8 mL de meio líquido YPD, que foram crescidos a 30oC, de 3 a 5 horas sob

agitação de 240 rpm, até que a cultura alcançasse uma D.O. de 0,5-0,8,

correspondente a fase logarítmica média. Cada uma das culturas foi agitada em

vórtex durante 1 minuto e a D.O. 600 foi determinada. Posteriormente, 1,5 mL de

cada cultura foi colocado em tubos de 1,5 mL e e centrifugados a 13.000 g por 30

segundos. O sobrenadante foi retirado e o sedimento lavado e ressuspenso em 1.5

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50

mL de tampão Z (16,1 g/L Na2HPO4 ⋅7H2O; 5,5 g/L NaH2PO4 ⋅H2O; 0,75 g/L KCl;

0,246 g/L MgSO4 ⋅7H2O, pH 7,0) por tubo. As células foram centrifugadas

novamente e ressuspensas em 300 µL de tampão Z (fator de concentração de 5 X).

O volume de 100 µL de cada uma das suspensões celulares foi colocado em

diferentes tubos que foram congelados em nitrogênio líquido e descongelados em

banho-maria a 37oC por no máximo 1 minuto. A etapa de congelamento e

descongelamento foi realizada duas vezes. Posteriormente, a cada um dos tubos, foi

adicionado 0,7 mL de tampão Z /β-mercaptoethanol (0,27 mL β-mercaptoethanol:

100 mL de tampão Z) e depois, 0,16 mL de ONPG (4 mg/mL, em tampão Z). As

amostras foram incubadas a 30oC até que a coloração amarela fosse revelada,

quando então se adicionou 0,4 mL de Na2CO3 1 M para parar a reação. O tempo

entre a adição do ONPG e o surgimento da coloração amarela era registrado. Os

tubos contendo as reações foram submetidos à centrifugação por 10 minutos a

13.000 g para a retirada dos restos celulares e cada uma das amostras teve sua

D.O.420 determinada.

Para o cálculo das unidades de β-galactosidase, para cada uma das amostras,

foi usada a seguinte fórmula (indicada no manual do fabricante):

1.000 X D.O.420/(t X V X D.O.600), onde;

t = tempo corrido de incubação, em minutos

V = 0,1 mL X fator de concentração (5)

D.O. 600 = A600 de 1 mL de cultura

As D.O. foram medidas em espectrofotômetro Beckman DU530.

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51

3.2.4 Verificação da Presença da Proteína de Fusão em Leveduras.

A avaliação da expressão das proteínas de fusão LexA DBD:BRCA1 das

variantes em células de levedura foi realizada por western blotting. Para isso, dos 10

mL de cultura de leveduras transformadas que estavam em meio líquido YPD (ítem

2.3) e foram utilizadas para os ensaios líquidos para atividade da β- galactosidase ,

foi separada uma alíquota de 6 ml para a retirada dos extratos protéicos totais. A

seguinte metodologia foi utilizada: 4 mL de cultura foram centrifugados a 3.000 rpm

de 5 a 10 minutos, o sobrenadante foi descartado e as células ressuspensas em 1

mL de NaOH 0,25 M, β-mercaptoetanol 1%, transferidas para um tubo de 1,5 mL e

incubadas em gelo por 10 minutos. Foi adicionado 0,16 mL de TCA 50% (p/v) e

incubou-se novamente em gelo por 10 minutos. Após uma centrifugação a 14.000 g

a 4oC por 10 minutos em microcentrífuga (Eppendorf), o sedimento foi lavado com

acetona gelada e seco ao ar. O sedimento foi ressuspenso em 0,1- 0,2 mL de

tampão de amostra 1X (0,25% azul de bromofenol, 0,25% xileno cianol, 30% glicerol

em H2O) e caso ficasse amarelo, a cor azul era restaurada com a adição de 1-2 µL

de Tris pH 9,5. O extrato era estocado a –20oC. (EUKARYOTIC GENE

EXPRESSION COURSE MANUAL, 1998).

Os extratos protéicos foram analisados por western blotting, segundo

metodologia adaptada de Sambrook e Russel, 2001, resumidamente descrita a

seguir. As amostras foram resolvidas por eletroforese em gel de poliacrilamida 10%

(p/v) em condições desnaturantes (SDS-PAGE). Imediatamente após a eletroforese,

as amostras foram eletrotransferidas para filtro de PVDF (Immobilon-P - Millipore).

Para identificação das proteínas quiméricas, foi utilizado anticorpo monoclonal anti-

LexA (Clontech Laboratories Inc.) e anticorpo secundário policlonal anti-IgG de

camundongo conjugado com HRP (Santa Cruz Biotechnology Inc.) seguindo as

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orientações dos fabricantes. A revelação era feita utilizando-se o ECL Plus Western

Blotting Detection Reagents e Hyperfilm ECL (ambos, Amershan Pharmacia Biotech

Inc.), seguindo orientações do fabricante. Para confirmação dos pesos moleculares

das proteínas, foi utilizado o padrão Rainbow Low Weight (BioRad).

3.3 Ensaio de Ativação Transcricional em Células de Mamíferos

Para estes ensaios foram utilizadas células de mamíferos da linhagem de

epitélio renal humano 293T (ATCC – American Type Culture Collection), cultivadas

em meio DMEM suplementado com 5% (v/v) de soro de bezerro, penicilina 0,1

mg/mL e estreptomicina 0,1 mg/mL, a 37oC e 5% (v/v) de CO2 em atmosfera úmida

(todos os reagentes, Invitrogen Life Technologies Inc.).

3.3.1 Transformação de Células de Mamíferos

As células 293T eram mantidas em placas de 24 poços (Fischer), que

continham 5 x 104 células em cada poço. As transfecções foram realizadas em

triplicata, cerca de 48 horas após o inóculo das células, quando estas atingiam 60%

de confluência, utilizando-se Fugene 6 Transfection Reagent (Roche) na razão 3:1

(Fugene:DNA), segundo metodologia de transfecção por formação de lipossomas

catiônicos, seguindo as instruções do fabricante. Para cada uma das variantes

testadas foram usados 0,5 µg das construções em pCDNA3 ou pCDNA3 vazio, 0,25

µg de pG5Luc (plasmídeo repórter) e 0,0025 µg de phGR-TK (controle interno).

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53

3.3.2 Ensaio de Luciferase

As leituras foram feitas 24-36h pós-transfecção utilizando-se Dual–Luciferase

Reporter® Assay System (Promega), seguindo as orientações do fabricante,

descritas resumidamente a seguir. Removeu-se o meio de cultura das células que

em seguida foram lavadas com tampão fosfato (PBS; NaCl 8,0 g/L, KCl 0,2 g/L,

NaH2PO4 1,2 g/L, KH2PO4 0,2 g/L, pH 7,2). Posteriormente, preparou-se um extrato

celular com auxílio de um tampão de lise passiva (disponibilizado pelo fabricante).

Uma alíquota do extrato celular foi ensaiada na presença dos substratos adequados

(também disponibilizados pelo fabricante) para determinação da atividade

enzimática por quimioluminescência em luminômetro Sirius Luminometer (Berthold

Detection System).

3.3.3 Verificação da Presença da Proteína de Fusão em Células de Mamífero.

As células da linhagem 293T foram cultivadas sob as mesmas condições

descritas para o ensaio de atividade de luciferase, porém, em placas de 6 poços

(Fischer) As células foram lavadas em solução salina balanceada (BSS; NaCl 8,0

g/L, KCl 0,4 g/L, CaCl2 0,012 g/L, MgSO4.7H2O, NaH2PO4.12H2O, glicose 1,1 g/L,

vermelho de fenol 25 mg/L, pH 7,4) e recolhidas em tampão RIPA (TRITON X-100

1,0 % p/v, desoxicolato de sódio 0,1 % p/v, SDS 0,1 % p/v, NaCl 150 mM, EDTA 5

mM, Tris-HCl 10 mM, pH 7,2) que continha inibidores de protease (PMSF 100 µM,

aprotinina 2,2 µg/mL – ambos Sigma Chemical Co.) e inibidores de fosfatase

(ortovanadato de sódio 50 µM, fluoreto de sódio 500 µM e molibdato de sódio 50

µM).

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Os extratos protéicos foram analisados para a presença das proteínas de fusão

GAL4 DBD:BRCA1 através de western blotting, segundo metodologia adaptada de

Sambrook e Russel, 2001. Para a resolução das amostras foram seguidos os

mesmos procedimentos adotados para os extratos protéicos de levedura. No caso

das céluas de mamíferos, as proteínas de fusão eram identificadas utilizando-se

anticorpo monoclonal anti-GAL4 DNA BD (Clontech Laboratories Inc.).

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4. Resultados

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56

4.1 Geração de Mutantes de BRCA1

A geração das variantes através de mutagênese sítio-dirigida por PCR com

extensão sobreposta (overlap extension PCR) é um processo composto por três

PCRs independentes. Duas delas são realizadas para que sejam amplificadas,

separadamente, as porções 5’ e 3’ do fragmento de interesse, que, em nosso caso,

é a seqüência correspondente aos exons 13- 24 do gene BRCA1. Na terceira

reação, são utilizados os produtos de PCR resultantes das duas reações anteriores,

para que seja amplificado o fragmento completo.

Para amplificarmos as porções 5’ dos fragmentos contendo as mutações, foram

usados os oligonucleotídeos R, citados em Materiais e Métodos, em conjunto com o

oligonucleotídeo UX13 que se anela à borda do exon 13 (Figura 7B). Para

amplificarmos as porções 3’ dos fragmentos contendo as mutações, foram usados

os oligonucleotídeos F, também citados em Materiais e Métodos, em conjunto com o

Figura 7: Amplificação por PCR das porções 5’ e 3’ da região C-terminal de BRCA1.

Em A, produtos de amplificação da região 5’ de algumas das variantes testadas, correspondentes aos éxons 13-24 de BRCA1. Em B, os produtos de amplificação da região 3’. As amostras foram separadas por eletroforese em gel de agarose 1% e coradas com brometo de etídeo. À direita, as variantes correspondentes a cada uma das colunas. À esquerda, tamanho do fragmento mais abundante no padrão de peso molecular de 100 pares de bases.

B)

800pb→

1- 100pb 2- R1495M 3- D1546N 4- G1706E 5- V1736A

1 2 3 4 5 A)

800pb→

1- 100pb 2- D1546N 3- V1534M 4- V1736A 5- R1443G 6- R1495M 7- V1804D

1 2 3 4 5 6 7

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oligonucleotídeo 24ENDT que se anela ao final do exon 24 (figura 7A). Na tabela 5,

são mostrados os tamanhos esperados para os fragmentos correspondentes às

regiões 5’ e 3’ das variantes.

Para a construção do fragmento 13-24 completo contendo a mutação foi

necessária uma terceira PCR, onde foram utilizados os oligonucleotídeos UX13 e

24ENDT, além dos produtos das reações anteriores. No primeiro ciclo desta última

reação, as porções 5’ e 3’ funcionam como molde e iniciadores da reação, já que

suas extremidades são sobrepostas sendo então polimerizados os primeiros

fragmentos completos. Do segundo ciclo em diante ocorre a amplificação dos

fragmentos 13-24 completos (figura 8), sendo que os oligonucleotídeos da reação

foram UX13 e 24ENDT. Neste caso, para todas as variantes, são esperados

fragmentos de aproximadamente 1,4kb.

Na nomenclatura das variantes, a primeira letra corresponde ao aminoácido codificado pelo gene selvagem, o número corresponde à posição do aminoácido na proteína e a última letra corresponde ao aminoácido pelo qual o aminoácido selvagem foi substituído devido à mutação no gene.

Tabela 6: Tamanho esperado dos produtos de PCR da região C-terminal de BRCA1.

199 V1804D 1243 V1804D 403 V1736A 1039 V1736A 493 G1706E 949 G1706E 518 T1700A 941 T1700A 778 P1614S 671 P1614S 921 L1564P 528 L1564P 974 D1546N 468 D1546N

1010 V1534M 432 V1534M 1126 R1495M 316 R1495M 1283 R1443G 159 R1443G

Tamanho (pb) Variante Tamanho (pb) Variante

Fragmentos 3' Fragmentos 5'

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4.2 Análise Funcional das Variantes Missense

A localização das dez variantes missense estudadas, assim como os controles

negativos e positivos utilizados para os ensaios de ativação transcricional,

encontram-se indicados por setas na figura 9. Quatro das variantes estão nos

domínios BRCT e as outras seis encontram-se na região a montante dos mesmos.

Foram utilizadas como controles negativos, isto é, de perda de função, as

variantes M1775R e Y1853X, que ocorrem dentro da região dos domínios BRCT e

são conhecidas por serem deletérias/de alto risco. A variante Y1853X resulta em

uma proteína truncada, com 11 aminoácidos a menos do que a proteína normal no

final da molécula devido a um stop códon prematuro. Ambas as variantes já foram

descritas como relacionadas ao desenvolvimento de câncer de mama e ovário em

análises de ligação em famílias com casos da doença (FUTREAL et al, 1994;

FRIEDMAN et al,1994).

Figura 8: Amplificação por PCR das porções 5’ e 3’ e do segmento completo da região C-terminal de BRCA1.

1- 100pb 2- V1736A 3’(1039pb) 3- V1736A 5’(403pb) 4- V1736A comp (1422pb) 5- G1706E 5’(949pb) 6- G1706E 3’(493pb) 7- G1706E comp (1422pb)

1 2 3 4 5 6 7

800pb→

400pb→

1000pb→

1400pb→

Produtos de amplificação das regiões 3’, 5’ e do fragmento 13-24 completo correspondente às variantes G1706E e V1736A. As amostras foram separadas por eletroforese em gel de agarose 1% e coradas com brometo de etídeo. À direita, variantes correspondentes a cada coluna e entre parênteses os tamanhos esperados. À esquerda, tamanho dos fragmentos amplificados.

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Como controles positivos foram usados BRCA1 13-24 selvagem ou WT, visto

nas figuras 10 e 12, correspondente à seqüência humana de cDNA de BRCA1

depositada no Genbank (número de acesso U14680), aminoácido 1396 ao 1863, e

S1613G, um polimorfismo neutro comum que possui a mesma seqüência citada

anteriormente com exceção da troca de uma serina por uma glicina na posição 1613

da proteína. Esta variante já foi descrita como não relacionada ao desenvolvimento

de câncer de mama (DUNNIG et al, 1997).

A classificação das variantes é feita da seguinte maneira: aquelas que

apresentam atividade muito baixa (atividade <50% da atividade do gene selvagem)

ou nula, são classificadas como deletérias/alto risco de predisposição a câncer de

mama e ovário; as de atividade média, entre 50% e 60% da atividade do gene

selvagem, são ditas intermediárias/risco indeterminado ou moderado (em uma

avaliação menos conservadora) de predisposição à doença; e aquelas que

apresentam atividade alta (>60% da atividade do gene selvagem) ou comparável ao

Figura 9: Desenho esquemático da região C-terminal de BRCA1 fusionada ao DBD.

DBD

1396 1863 BRCT-N BRCT-C

G1706E V1736A

Y1853X

V1534M

R1443G

T1700A

S1613G

M1775R L1564P

V1804D R1495M D1546N

P1614S

As variantes analisadas estão indicadas em azul. Os controles negativos e positivos estão em vermelho e verde, respectivamente. Nas caixas cinzas, os domínios BRCT; DBD (Domínio heterólogo de ligação a DNA); na caixa azul o provável domínio coiled-coil.

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selvagem são ditas neutras/baixa importância clínica, portanto, de baixo risco de

desenvolvimento da doença.

Os parâmetros adotados foram baseados nos valores das atividades dos

controles positivos, selvagem e S1613G, e negativos, M1775R e Y1853X.

4.3 Ativação Transcricional em Leveduras

Para o ensaio em células de levedura, foram testadas as variantes R1443G,

R1495M, V1534M, D1546N, L1564P, P1614S, T1700A, G1706E, V1736A, V1804D,

como pode ser visto na figura 9.

Figura 10: Ensaio quantitativo de ativação transcricional de variantes da região C-terminal de BRCA1 em levedura.

+ + - - Controles

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

WT

S1613G

M1775R

Y1853X

R1443G

R1495M

V1534M

D1546N

L1564P

P1614S

T1700A

G1706E

V1736A

V1804D

Ati

vid

ad

e d

e B

-ga

lac

tos

ida

se

(%

).

As capacidades de ativação transcricional das variantes estão representadas em unidades de β-galactosidase e transformadas em valores percentuais em relação à atividade de BRCA1 selvagem (WT). As barras de erro representam o desvio padrão. A linha horizontal indica o limite de 50% de atividade relativa abaixo do qual a variante é considerada deletéria/alto risco. As variantes analisadas estão indicadas abaixo. (+), controles positivos; (-), controles negativos. No canto superior direito, esquema das construções utilizadas para este ensaio.

LacZ 1 Op LexA

BRCA1 1863 1396

LexA DBD

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As variantes R1443G, R1495M, V1534M, P1614S e V1804D, apresentaram

valores de atividade maiores que 100%, o nível de atividade do tipo selvagem, e

L1564P apresentou atividade de 89% em relação ao mesmo. Assim sendo, todas

receberam a mesma classificação: neutras/baixo risco de desenvolvimento de

câncer de mama. As variantes T1700A e G1706E tiveram valores de atividade

menor que 50% da atividade do tipo selvagem, 16% e 17% respectivamente. Sendo

consideradas variantes de baixa atividade, foram classificadas como deletérias/alto

risco de desenvolvimento de câncer de mama. As variantes D1546N e V1736A

apresentaram níveis intermediários de atividade em relação ao tipo selvagem, 57% e

61%, respectivamente e foram consideradas indeterminadas. Em uma avaliação

menos conservadora, estas variantes poderiam ser consideradas de risco moderado

para o desenvolvimento da doença.

Para confirmarmos que a variação dos valores de ativação transcricional era

um reflexo da capacidade de cada uma das variantes da porção equivalente aos

éxons 13-24 da proteína BRCA1 ativar a transcrição, e não fruto de diferenças nas

quantidades da proteína sintetizadas dentro das células, foram realizados

experimentos controle de western blotting. O tamanho da proteína de fusão LexA

DBD:BRCA1 13-24 é de aproximadamente 100 kDa. Como pode ser visto na figura

10, todas as variantes se apresentam em quantidades muito semelhantes nas

células transfectadas, o que significa que as atividades resultantes do ensaio de

ativação transcricional não eram devidas a diferenças nos níveis de proteína na

célula. Para exemplificar, a variante V1804D (figura 11, raia 14) apresentou níveis de

proteína muito semelhantes ao cotrole negativo Y1853X (figura 11, raia 2, fotografia

inferior). No entanto, V1804D mostrou atividade >100%, enquanto Y1853X

apresentou um nível de atividade bem menor que 50%. Concluímos que as

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atividades detectadas são um reflexo das respectivas capacidades de ativação

transcricional das variantes.

Não fomos capazes de descobrir o motivo da alteração do peso molecular da

proteína correspondente à variante T1700A.

Figura 11: Análise por western blotting da proteína de fusão LexA DBD:BRCA1 em leveduras transfectadas com diferentes variantes da região C-terminal de BRCA1.

Anticorpo primário: LexA DNA BD (1: 4000) Anticorpo secundário: Goat anti-mouse IgG (1: 3000)

Exposição: 5 min 150 ug Ex. total/poço

À direita, as variantes correspondentes a cada uma das colunas. À esquerda, os tamanhos de três fragmentos do padrão de peso molecular de proteínas. As concentrações dos anticorpos primário e secundário, assim como o tempo de exposição e a massa de extrato total protéico utilizada encontram-se na parte inferior da figura.

150 kDa → 100 kDa → 75 kDa →

1 2 9 10 11 12 13 14 1- WT 2- Y1853X 9- L1564P 10- P1614S 11- T1700A 12- G1706E 13- V1736A 14- V1804D

1- WT 2- Y1853X 3- M1775R 4- S1613G 5- R1443G 6- R1495M 7- V1534M 8- D1546N

1 2 3 4 5 6 7 8

150 kDa 100 kDa

75 kDa

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4.4 Ativação Transcricional em Células de Mamíferos

A realização do ensaio de ativação transcricional em células de mamíferos é

importante, uma vez que BRCA1 é uma proteína humana. O ensaio nas células

293T tem sensibilidade muito maior do que o ensaio em células de leveduras. Nos

ensaios de detecção da presença da proteína de fusão nas células de mamíferos e

de diferenciação de sua quantidade nas mesmas, muitas vezes essa quantidade de

proteína é mais do que suficiente para ser detectada no ensaio de ativação

transcricional através da leitura em luminômetro, mas pode ser insuficiente para ser

revelada em western blotting, o que também justifica a utilização do ensaio em

leveduras.

Para o ensaio de ativação transcricional em células de mamíferos, foram

testadas as variantes R1443G, R1495M, D1546N, P1614S, T1700A e V1736A.

Neste ensaio, como pode ser observado na figura 12, as variantes R1495M, D1546N

e P1614S apresentaram atividade de 81%, 74% e 86%, respectivamente, em

relação à atividade do tipo selvagem, sendo, portanto, classificadas como variantes

neutras/ baixo risco de desenvolvimento de câncer de mama e ovário. As variantes

R1443G, T1700A e V1736A apresentaram níveis muito baixos de atividade em

relação à proteína selvagem: 39%, 27% e 4%, respectivamente, e foram

classificadas como deletérias/ alto risco de desenvolvimento de câncer de mama e

ovário.

Os dois ensaios de ativação transcricional concordaram quanto à avaliação das

variantes R1495M e P1614S, classificadas como variantes neutras/ baixo risco de

desenvolvimento de câncer de mama e de T1700A, classificada como deletéria/ alto

risco de desenvolvimento da doença. E foram discordantes para a classificação das

variantes R1443G e V1736A. A primeira foi classificada como neutra no ensaio em

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leveduras e como deletéria no ensaio em células de mamíiferos e a segunda doi

classificada como indeterminada de acordo com o ensaio em leveduras e deletéria

de acordo com o ensaio em células de mamíferos.

Figura 12: Ensaio quantitativo de ativação transcricional de variantes da região C-Terminal de BRCA1 em células de mamíferos.

0

25

50

75

100

125

150

pCDNA3

WT

S1613G

M1775R

Y1853X

R1443G

R1495M

D1546N

P1614S

T1700A

V1736AU

nid

ad

es

re

lati

va

s d

e l

uc

ife

ras

e (

%).

Controles - + + - -

As capacidades de ativação transcricional das variantes estão representadas em unidades relativas de luciferase, e transformadas em valores percentuais em relação à atividade de BRCA1 selvagem (WT). As barras de erro representam o desvio padrão. A linha horizontal indica o limite de 50% de atividade relativa abaixo do qual a variante é considerada deletéria/alto risco. As variantes analisadas estão indicadas abaixo. (+), controles positivos; (-), controles negativos. No canto superior direito, esquema das construções utilizadas para este ensaio.

Luciferase 5 GAL4 BS

BRCA1 1863 1396

GAL4 DBD

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5. Discussão e Conclusões

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Uma avaliação de risco mais informativa para indivíduos que carregam

mutações em BRCA1 é uma arma valiosa para médicos e pesquisadores, quanto ao

risco de desenvolvimento de câncer de mama e ovário. No entanto, a importância

clínica das variantes do tipo missense tem sido particularmente árdua de se definir

por causa de sua baixa freqüência, o que torna difícil a condução de estudos

significativos baseados em dados populacionais. Diversas linhas experimentais

devem ser levadas em consideração para a classificação de uma variante de

BRCA1 em deletéria/alto risco ou neutra/baixa significância clínica (COUCH &

WEBER, 1996). A ocorrência da variante em indivíduos de alto risco (afetados por

câncer de mama ou ovário e com uma história familiar de câncer de mama e ovário)

comparada com os controles pode dar algumas pistas, como sua condição, mas as

freqüências das variantes diferem consideravelmente entre grupos étnicos

(DUROCHER, 1996). A segregação da variante em membros da família afetados

pela doença pode ser um forte indício de que uma variante é deletéria a não ser que

ela esteja em desequilíbrio de ligação com uma outra mutação, como observado em

alguns grupos étnicos (BONNEM, 2002). Abordagens adicionais têm se baseado em

comparações de seqüências (ABKEVICH et al, 2004; SZABO et al, 1996; SHARAN,

WIMS & BRADLEY, 1995; FLEMING, 2003) e testes funcionais que incluem ensaios

específicos, como ativação transcricional, ou características mais abrangentes como

a geração do fenótipo de colônia pequena de levedura ou indução da apoptose em

células em cultura (MONTEIRO & HUMPHREY, 1998; VALLON-CHRISTERSSON,

et al, 2001; THANGARAJU, KAUFMANN & COUCH, 2000; HUMPHREY, 1997).

O ensaio funcional de transcrição é um método de classificação de variantes de

BRCA1. Já havia sido mostrado previamente que alelos do gene contendo

polimorfismos neutros retinham a atividade do tipo selvagem na transcrição

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(MONTEIRO, AUGUST & HANAFUSA, 1997). Outras linhas de estudo apontaram

para um papel fisiológico de BRCA1 na transcrição, embora a função bioquímica

exata da proteína permaneça desconhecida (SCULLY et al,1997a; OUCHI, 2000;

OUCHI et al, 1998; ANDERSON et al, 1998; KRUM et al, 2003b; SOMASUNDARAM

et al, 1997; TAKIMOTO et al, 2002). Porém, desconsiderando a atuação ou não de

BRCA1 como um ativador transcricional in vivo, um ensaio transcricional usando a

fusão de um domínio heterólogo de ligação a DNA e um gene repórter serve como

um monitor da integridade da região C-terminal de BRCA1 (PHELAN et al, 2005).

Uma vez que esta região é essencial para a função supressora de tumor de BRCA1,

o ensaio de ativação transcrição é capaz de gerar informação sobre o resultado das

alterações missense na molécula.

Até recentemente este ensaio de ativação transcricional só era aplicável às

variantes nos domínios BRCT (exons 16-24). Phelan e colaboradores, em 2005,

mostraram que regiões adjacentes aos domínios BRCT contribuem para a atividade

na transcrição, permitindo a extensão das análises, abrangendo então os exons 13 a

24. Como a região consenso de ligação a DNA de BRCA1 ainda não foi definida e

cada vez mais evidências sugerem que muitos processos celulares, incluindo a

transcrição, são conservados entre espécies eucarióticas, foi utilizado um sistema de

fusão ao domínio de ligação a DNA de LexA de levedura. Apesar de estarmos

testando a atividade de uma proteína humana que traz risco de doença para esse

organismo em uma espécie que não possui ortólogo de BRCA1, a realização dos

ensaios em leveduras é válida porque este ensaio foi desenvolvido primeiramente

neste organismo.

Baseados nestas novas descobertas, quatro variantes missense no domínio

BRCT e seis variantes adjacentes a este domínio foram testadas em nosso trabalho.

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No ensaio de ativação transcricional em levedura, duas das dez variantes

testadas causaram uma perda dramática da função de ativação da transcrição,

T1700A e G1706E, semelhante às atividades das mutações controle de alto risco de

desenvolvimento de câncer de mama e ovário, sugerindo que podem ser variantes

deletérias/alto risco. Outras 6 variantes mostraram ativação transcricional próxima ou

maior que o tipo selvagem de BRCA1 (R1443G, R1495M, V1534M, L1564P,

P1614S e V1804D) sugerindo que são, provavelmente, variantes neutras/baixa

importância clínica. As duas variantes restantes, D1546N e V1736A tiveram

resultados intermediários.

No ensaio de ativação transcricional realizado com células de mamíferos, três

das variantes testadas resultaram em uma perda dramática da função de ativação

da transcrição (R1443G, T1700A e V1736A) semelhante às mutações controle de

alto risco, sugerindo que podem constituir variantes deletérias/alto risco. As três

variantes restantes, R1495M, D1546N e P1614S, mostraram ativação transcricional

próximas à apresentada pelo tipo selvagem de BRCA1, e muito parecidas com a

atividade apresentada pelo polimorfismo S1613G, muito comum na população geral,

sugerindo que provavelmente são variantes neutras/ baixa relevância clínica.

V1736A mostrou atividade reduzida em levedura (61%), mas uma atividade

extremamente reduzida (4%) em células de mamíferos. Como os valores das

atividades para esta variante obtidos nos ensaios de levedura resultaram em um

desvio padrão extenso, que variava da faixa considerada baixa atividade até aqueles

considerados como de alta atividade, esta variante, para este ensaio, foi

considerada de atividade intermediária, não sendo possível classificá-la com

segurança. Levando-se em consideração os ensaios feitos nos dois diferentes

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organismos, a classificaríamos como uma variante deletéria/ alto risco de

desenvolvimento de câncer de mama e ovário.

A variante D1546N exibiu atividade de 74% em relação à do tipo selvagem,

sendo considerada neutra/ baixa relevância clínica, no ensaio em células de

mamíferos, mas sua atividade transcricional para o ensaio em leveduras foi de 57%

em relação à atividade do tipo selvagem, correspondendo à região de valores onde

não é possível fazer uma classificação segura. Levando-se também em

consideração os desvios padrões para os ensaios nos dois organismos, seria

recomendável assinalar a variante como não-classificada ou, numa atitude menos

conservadora, como de risco intermediário.

R1443G apresentou alta atividade em leveduras (próxima à do tipo selvagem) e

atividade muito reduzida em células de mamífero (39%), não permitindo sua

classificação.

Nossos resultados foram comparados com dados publicados anteriormente

sobre classificação de variantes missense. Das cinco variantes estudadas por nós,

para as quais o método baseado em variação interespecífica (Abkevich et al, 2004)

foi capaz de chegar a alguma conclusão, os dados confirmaram a classificação

baseada nos dois testes funcionais, no caso de T1700A (deletéria). Para leveduras,

a classificação de G1706E como deletéria e V1534M como neutra foi confirmada.

Para células de mamíferos, foram confirmadas as classificações de D1546N como

neutra e V1736A como deletéria.

Para fazermos uma validação cruzada dos dados provenientes de nossa

análise, os comparamos com resultados de dois métodos publicados para se

classificar variantes no domínio BRCT. Um deles baseia-se no fato de que variantes

que causam mudanças de conformação possuem mais chances de serem

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propensas à degradação proteolítica (WILLIAMS et al, 2003). Apenas uma das

variantes estudadas em nosso trabalho, V1804D, foi avaliada por este método e o

resultado foi concordante com a resposta do ensaio em levedura de manutenção da

atividade de transcrição.

Nossos resultados também foram comparados com resultados derivados de um

método baseado em parâmetros de estrutura de proteínas para predizer o resultado

de diferentes variantes de BRCA1, ou seja, um algorítmo preditivo. (MIRKOVIC et al,

2004). Uma das três variantes estudadas por nós, para as quais existiam predições,

confirmava nossos resultados obtidos em levedura. G1706E resulta em perda de

atividade de transcrição. A mesma predição foi feita para a variante V1736A, que

está de acordo com o resultado obtido em células de mamíferos. Já para a variante

V1804D, que também foi predita resultar em perda da atividade de transcrição, o

resultado do ensaio em levedura foi discordante.

Em resumo, de acordo com os dados gerados pelos experimentos em

leveduras e células de mamíferos, classificamos uma variante do tipo missense,

T1700A, como uma variante provavelmente deletéria/alto risco de desenvolvimento

de câncer de mama e ovário e outras duas, R1495M e P1614S, como variantes

provavelmente neutras/baixa importância clinica. As seis variantes restantes foram

deixadas não-classificadas por terem gerado resultados discordantes ou não

conclusivos.

Embora alguns dos resultados apresentados em nosso trabalho não tenham

sido concordantes nos ensaios de ativação transcricional e não tenham sido

confirmados por outras abordagens, é preciso lembrar que os tipos de células

utilizados são de organismos diferentes, não representando um mesmo micro-

ambiente. Além disso, diferentes experimentos já descritos, feitos para testar a

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relação das variantes com o desenvolvimento da doença, mostram resultados não

concordantes entre si para uma mesma variante, o que não significa que os métodos

utilizados não sejam válidos, mas sim, que em cada uma das diferentes abordagens,

são levadas em consideração diferentes características das variantes protéicas

testadas, como exposto na tabela 7.

Tabela 7: Comparação entre diferentes métodos de classificação.

A variação interespecífica (diferença na composição dos aminoácidos das

proteínas nas diferentes espécies para as quais a proteína já foi descrita), leva em

consideração a conservação da posição onde o aminoácido foi trocado. O ensaio de

sensibilidade à protease avalia se a região onde houve a troca do aminoácido passa

a ser sensível à ação de uma determinada enzima ou não, e o algorítmo preditivo

baseado em modelagem estrutural de proteínas, considera a conformação da

molécula, mas não sua interação com outras moléculas no ambiente celular. O que

Mutaçao Resíduos Permitidos

AT(L) AT(M) Variação Interespecífica

SP* EST** BIC

R1433G L, P, Q, R ○ ● 10

R1495M K, P, R ○ ○ 17

V1534M H, L, M, Q, S, V ○ ○ 18

D1546N D, E, N, R ● ○ ○ 25

L1564P L, N, P ○ 8

P1614S A, N, T ○ ○ 9

T1700A T ● ● ●

G1706E G ● ● ● 6

V1736A V ● ● ● 12

V1804D A, S, T, V ○ ● ○ ○ 10

AT Ativaçao transcricional, (L) levedura e (M) célula de mamífero; ○ neutro; ● Dúvida e ● deletéria; * Sensibilidade à protease (WILLIAMS et al, 2003); ** Predição baseada em estrutura (MIRKOVIC et al, 2004).

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significa dizer que todas as abordagens têm seus pontos fortes e fracos. Enquanto

métodos individuais de classificação de alelos de BRCA1 ainda apresentarem

limitações (e provavelmente as limitações sempre existirão), nenhum método

individual pode ser usado sozinho, com confiança, necessitando-se de uma

combinação de vários métodos como uma forma mais poderosa de se identificar

variantes diretamente ligadas a um alto risco de desenvolvimento de câncer de

mama e ovário (GOLDGAR et al, 2004). O modelo de estudo de ativação

transcricional isoladamente é muito útil para reavaliar o prognóstico de um paciente

que carrega determinada variante, servindo para que, dependendo do caso, certos

pacientes sejam acompanhados com maior cautela.

Sem dúvida alguma ainda há muito que se estudar sobre o câncer e suas

causas e para BRCA1, mais particularmente, o quadro não é diferente. Muitas

descobertas ainda terão que ser feitas até que se possa chegar a métodos que

confiram prognósticos confiáveis e exatos e a medicamentos específicos e eficientes

para cada caso. Não importando o tamanho da contribuição, esperamos que com

nosso trabalho e empenho, possamos ajudar a atingir este objetivo o quanto antes.

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