Doenças Doenças Neurodegenerativas por Neurodegenerativas por

Expansão de PoliGln Expansão de PoliGln (PoliQ)(PoliQ)

Iscia Lopes CendesIscia Lopes CendesProfessora Associada, Livre Docente Professora Associada, Livre Docente

em Genética Médicaem Genética MédicaFCM-UNICAMPFCM-UNICAMP

Mutações Dinâmicas Sequência Localização Tamanho

FRAXA CGG 5’não transcrita 200-1000FRAXE CGG/CCG “ 200-1000FRAXF CGG/CCG “ 300-500FRA16A CGG/CCG “ 1000-2000

D. M. CTG/CAG 3’não transcrita 200-4000

Mutações DinâmicasMutações Dinâmicas

Sequência Localização Sequência Localização TamanhoTamanho

Kennedy CAG região transcrita < 100Kennedy CAG região transcrita < 100Huntington CAG região transcrita < 100 Huntington CAG região transcrita < 100

SCAs CAG região transcrita < 100 SCAs CAG região transcrita < 100

A.F.A.F. GAA região não transcrita GAA região não transcrita > 2.500> 2.500

Mutações DinâmicasMutações Dinâmicas

CGG/CCG : sítios frágeisCGG/CCG : sítios frágeis CTG: micro-RNAsCTG: micro-RNAs CAG : neurodegeneraçãoCAG : neurodegeneração GAA: neurodegeneraçãoGAA: neurodegeneração

Expansões de CAG Expansões de CAG

CAG : GlutaminaCAG : Glutamina

Aspectos Moleculares da HDAspectos Moleculares da HDLocalização do polimorfismo (CAG)Localização do polimorfismo (CAG)nn

Gene IT 15

Exon 67Cromossomo 4

(CAG)n

Exon I

Silva TCL

Aspectos moleculares da HDAspectos moleculares da HD

(CAG)n

1 18 39 46 3144

(CCG)n

Silva TCL

Gene IT15210Kb67 exonsProteína 310 Kda (huntingtin)

Figure 1 A Figure 1 B

Figure 1 C Figure 1 D

Início na vida adulta Início na vida adulta Doenças neurodegenerativas, Doenças neurodegenerativas,

progressivasprogressivas Variabilidade clínica Variabilidade clínica Autossômicas dominantes (exceto Autossômicas dominantes (exceto

doença de Kennedy)doença de Kennedy)

Características Gerais das Características Gerais das Doenças por PoliGlnDoenças por PoliGln

Herança Autossômica Dominante

Coréia de HuntingtonCoréia de Huntington

Caracterizada por alterações de Caracterizada por alterações de personalidade e declínio cognitivo personalidade e declínio cognitivo progressivos, associados à progressivos, associados à movimentos involuntários movimentos involuntários

Alterações patológicas nos gânglios da Alterações patológicas nos gânglios da base e córtex cerebralbase e córtex cerebral

Autossômica dominanteAutossômica dominante Gene no ch 4q Gene no ch 4q

Ctr HDGRUPO

0

500

1000

1500

2000

VO

LCO

RC

D

Anova; p<0.0001Anova; p<0.0001

Ctr HDGRUPO

0

500

1000

1500

2000

VO

LCO

RC

E

RelaRelação ção VolumétricaVolumétrica Caudados x GruposCaudados x Grupos

EpidemiologiaEpidemiologia

Prevalência da Prevalência da Doença de Huntington Doença de Huntington (DH)(DH)

País Prevalência por 100.000

Autor/Ano

EUA 5 Fostern/1989 Europa 3 - 5 Harper /1996

Distúrbios de movimentoDistúrbios de movimento

Involuntários: - coréiaInvoluntários: - coréia - bradicinesia- bradicinesia - distonia- distonia

Voluntários:Voluntários: - distúrbios da motricidade - distúrbios da motricidade - distúrbios oculomotores- distúrbios oculomotores- disartria / disfagia- disartria / disfagia- hiperreflexia- hiperreflexia

Aspectos clínicos

Alterações cognitivasAlterações cognitivas

Comprometimento da “flexibilidade” Comprometimento da “flexibilidade” mentalmental

Comprometimento de funções Comprometimento de funções superiores (como planejamento, superiores (como planejamento, organização e seqüência)organização e seqüência)

Comprometimento da memóriaComprometimento da memória Comprometimento da linguagemComprometimento da linguagem DemênciaDemência

Aspectos clínicos

Forma Início dossintomas

Probabilidade

Início adulto 20-50 anos 65% pacientes

Início tardio 50 anos 25% pacientes

Início precoce 20 anos 10% pacientes

Aspectos ClínicosAspectos Clínicos

Variação da idade de início da DHVariação da idade de início da DH

ResultadosResultadosDistribuição da freqüência da idade de Distribuição da freqüência da idade de

início dos sintomasinício dos sintomas

0123456789

101112

12 14 20 25 29 32 34 36 38 40 42 50 54

%

Idade

Ataxias EspinocerebelaresAtaxias Espinocerebelares

Alteração nos movimentos Alteração nos movimentos voluntáriosvoluntários

MarchaMarcha PosturaPostura Movimentos ocularesMovimentos oculares Movimentos anormais: tremoresMovimentos anormais: tremores

Degeneração cerebelar e de suas vias

Ataxias EspinocerebelaresAtaxias Espinocerebelares

14 Loci Identificados:14 Loci Identificados: Autossômicas Dominantes:Autossômicas Dominantes:

- SCA1: ch 6p- SCA1: ch 6p - DRPLA: ch 12p - DRPLA: ch 12p- SCA2: ch 12q- SCA2: ch 12q - SCA6: ch 19 p - SCA6: ch 19 p- SCA3/DMJ: ch 14q - SCA7: ch 3p- SCA3/DMJ: ch 14q - SCA7: ch 3p

SCA 8 e SCA10 não são PoliGln

Controle Normal Paciente com DMJ ou SCA3

Frequência das Mutações SCA em Frequência das Mutações SCA em 90 Famílias Brasileiras90 Famílias Brasileiras

Mutação Total (n=90) AD (n=54)SCA1 3 (3%) 3 (6%)SCA2 5 (6%) 5 (9%)MJD/SCA3 27 (30%) 24 (44%)DRPLA 0 0Total 35 (39%) 32 (59%)

Freqüência das Mutações SCA em Freqüência das Mutações SCA em 125 Famílias Brasileiras125 Famílias Brasileiras

Mutação Total (n=125) AD (n=85)SCA1 3% 6%SCA2 6% 9%SCA3 30% 44%SCA7 3% 6%Total 45% 68%

Correlação Genótipo-FenótipoCorrelação Genótipo-Fenótipo

CAMARGO, M.FA.G.

Determinação Molecular Determinação Molecular

Métodos:Métodos: - -DNA genômico DNA genômico - - Detecção do CAG por PCRDetecção do CAG por PCR

Análise da Repetição (CAG)Análise da Repetição (CAG)nn

Primers Hu4 e Hu3 (indireto)Primers Hu4 e Hu3 (indireto)Primers Hd1 e Hd3 (direto)Primers Hd1 e Hd3 (direto)

HU4HD1 5'

(CAG)n (CCG)n (CCG)n HD3 3'

HU3

Ataxias EspinocerebelaresAtaxias Espinocerebelares

SCA 1:SCA 1: Alelo Normal 6-39 Alelo Normal 6-39 (40)(40) CAGs CAGs Alelo Expandido 40-81 CAGsAlelo Expandido 40-81 CAGs

DRPLA:DRPLA: Alelo NormalAlelo Normal 8-25 CAGs 8-25 CAGs Alelo Expandido Alelo Expandido 54-68 CAGs 54-68 CAGs

MJD:MJD: Alelo Normal 12-40 CAGs Alelo Normal 12-40 CAGs Alelo Expandido 66 Alelo Expandido 66 (62)(62)

84CAGs84CAGs

Distribuição da repetição Distribuição da repetição trinucleotídica (CAG)trinucleotídica (CAG)n n nos alelos de nos alelos de

tamanho normal dos pacientes tamanho normal dos pacientes positivos para DHpositivos para DH

0

2

4

6

8

10

12

14

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 28 30

Distribuição da repetição trinucleotídica Distribuição da repetição trinucleotídica (CAG)(CAG)n n nos alelos expandidos dos nos alelos expandidos dos

pacientes positivos para DHpacientes positivos para DH

0

5

10

15

20

25

30

35

40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 55 66 69

Alelos (CAG)n no gene HDAlelos (CAG)n no gene HD

AEAE

ANAN

Silva et al. 1998

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

CAMARGO, M.FA.G

Alelos (CAG)n no gene SCA3/DMJ

AlelosAlelosExpandidosExpandidos

Alelos Alelos NormaisNormais

4

1 2

2 3 51

653 421

4

7 8

321

I

II

III

IV

F-10

I= 38 anosAN= 18 CAGsAE= 72 CAGs

I= 20 anosAN= 28 CAGsAE= 78 CAGs

• Heredograma demonstrando o fenômeno de Heredograma demonstrando o fenômeno de antecipaçãoantecipação

Molecular Test

Molecular testing: spinocerebellar ataxia type 7 (SCA7)

1 2 3 4 5 6 7 8

Index case: EA = 60 CAGs

Mother: EA = 38 CAGS

NA = 10 CAGs

NA:4-35 CAGsEA:37-300 CAGs

SCA 3SCA 3Correlação entre idade de início da Correlação entre idade de início da

doença e número de expansões doença e número de expansões trinucleotídicas (CAG)trinucleotídicas (CAG)n n

CAG expandido (unidades CAG)

Idad

e de

iníc

io (a

nos)

30 40 50 60 70

60

50

40

30

20

10

Expansões de CAG Expansões de CAG

CAG : GlutaminaCAG : Glutamina Proteínas contendo Proteínas contendo

(GLU)n:reguladoras (GLU)n:reguladoras - ligação ao DNA - ligação ao DNA - ligação à outras proteínas - ligação à outras proteínas - ligação entre regiões - ligação entre regiões diferentes da mesma proteínadiferentes da mesma proteína

Mecanismo pelo qual a expansão do Mecanismo pelo qual a expansão do CAG causaria neurodegeneraçãoCAG causaria neurodegeneração

Aumento de funçãoAumento de função EvidênciasEvidências experimentaisexperimentais

ATX-3N (controle lab – 18Q)ATX-3N (controle lab – 18Q)

1 11 21 31 41 51 1 11 21 31 41 51 | | | | | | | | | | | | 1 MESIFHEKQE GSLCAQHCLN NLLQGEYFSP VELSSIAHQL DEEERMRMAE GGVTSEDYRT 601 MESIFHEKQE GSLCAQHCLN NLLQGEYFSP VELSSIAHQL DEEERMRMAE GGVTSEDYRT 60 61 FLQQPSGNMD DSGFFSIQVI SNALKVWGLE LILFNSPEYQ RLRIDPINER SFICNYKEHW 12061 FLQQPSGNMD DSGFFSIQVI SNALKVWGLE LILFNSPEYQ RLRIDPINER SFICNYKEHW 120 121 FTVRKLGKQW FNLNSLLTGP ELISDTYLAL FLAQLQQEGY SIFVVKGDLP DCEADQLLQM 180121 FTVRKLGKQW FNLNSLLTGP ELISDTYLAL FLAQLQQEGY SIFVVKGDLP DCEADQLLQM 180 181 IRVQQMHRPK LIGEELAQLK EQRVHKTDLE RVLEANDGSG MLDEDEEDLQ RALALSRQEI 240181 IRVQQMHRPK LIGEELAQLK EQRVHKTDLE RVLEANDGSG MLDEDEEDLQ RALALSRQEI 240 241 DMEDEEADLR RAIQLSMQGS SRNISQDMTQ TSGTNLTSEE LRKRREAYFE241 DMEDEEADLR RAIQLSMQGS SRNISQDMTQ TSGTNLTSEE LRKRREAYFE KKQQQKQQQQQQQQKQQQQQ 300300 301301 QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ GDLSGQSSHP CERPATSSGA LGSDLGDAMS EEDMLQAAVT MSLETVRNDLGDLSGQSSHP CERPATSSGA LGSDLGDAMS EEDMLQAAVT MSLETVRNDL 360360 361 361 KTEGKKTEGKKK

1 11 21 31 41 51 1 11 21 31 41 51 | | | | | | | | | | | | 1 MESIFHEKQE GSLCAQHCLN NLLQGEYFSP VELSSIAHQL DEEERMRMAE GGVTSEDYRT 601 MESIFHEKQE GSLCAQHCLN NLLQGEYFSP VELSSIAHQL DEEERMRMAE GGVTSEDYRT 60 61 FLQQPSGNMD DSGFFSIQVI SNALKVWGLE LILFNSPEYQ RLRIDPINER SFICNYKEHW 12061 FLQQPSGNMD DSGFFSIQVI SNALKVWGLE LILFNSPEYQ RLRIDPINER SFICNYKEHW 120 121 FTVRKLGKQW FNLNSLLTGP ELISDTYLAL FLAQLQQEGY SIFVVKGDLP DCEADQLLQM 180121 FTVRKLGKQW FNLNSLLTGP ELISDTYLAL FLAQLQQEGY SIFVVKGDLP DCEADQLLQM 180 181 IRVQQMHRPK LIGEELAQLK EQRVHKTDLE RVLEANDGSG MLDEDEEDLQ RALALSRQEI 240181 IRVQQMHRPK LIGEELAQLK EQRVHKTDLE RVLEANDGSG MLDEDEEDLQ RALALSRQEI 240 241 DMEDEEADLR RAIQLSMQGS SRNISQDMTQ TSGTNLTSEE LRKRREAYFE K241 DMEDEEADLR RAIQLSMQGS SRNISQDMTQ TSGTNLTSEE LRKRREAYFE KQQQQQQKKQQQQQQQQQQ 300 300 301 301 QQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQ QQQQQQQQQQ 360 360 361 361 QQQQQQQQQQGDLSG QSSHPCERPA TSSGALGSDL GDAMSEEDML QAAVTMSLET VRNDLKTEGK 420GDLSG QSSHPCERPA TSSGALGSDL GDAMSEEDML QAAVTMSLET VRNDLKTEGK 420 421 K421 K

ATX-3E (73Q)ATX-3E (73Q)

M 1 2 3 4 5 6 7 8 9

M= MarcadorM= Marcador1= NI1= NI2= 3h Indução IPTG2= 3h Indução IPTG3= Extrato Total aplicado a coluna Ni-NTA3= Extrato Total aplicado a coluna Ni-NTA4=TS-5 4=TS-5 5=TS-205=TS-206=TS-306=TS-307=TS-50(1)7=TS-50(1)8=TS-50(2)8=TS-50(2)9=TS-50(3)9=TS-50(3)

M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

M= MarcadorM= Marcador 1= TS-50(4)1= TS-50(4) 2= TS-50(5)2= TS-50(5) 3= TS-80(1)3= TS-80(1) 4= TS-80(2)4= TS-80(2) 5= TS-80(3)5= TS-80(3) 6= TS-80(4)6= TS-80(4) 7= TS-80(5)7= TS-80(5) 8= TS-100(1)8= TS-100(1) 9= TS-100(2)9= TS-100(2)10= TS-100(3)10= TS-100(3)11= TS-100(4)11= TS-100(4)12= TS-100(5)12= TS-100(5)13= TS-100(6)13= TS-100(6)14= TS-20014= TS-200

ATAXINA-3N (18Q)ATAXINA-3N (18Q)PET 28a (6 His Nterm)PET 28a (6 His Nterm)

Modelagem Estrutural da ATX-3NModelagem Estrutural da ATX-3NRaio-X de baixo ângulo - SAXSRaio-X de baixo ângulo - SAXS

Colaboração: Dra. Iris Torriani (IFGW-UNICAMP e LNLS)

Doenças Neurológicas de Início Doenças Neurológicas de Início TardioTardio

Sem tratamento disponível:Sem tratamento disponível: Teste para confirmação diagnóstica Teste para confirmação diagnóstica

importante para definir riscos para importante para definir riscos para outros familiares e prognóstico.outros familiares e prognóstico.

Teste preditivo: aliviar dúvida, Teste preditivo: aliviar dúvida, planejamento reprodutivo, planejamento reprodutivo, planejamento social e econômico planejamento social e econômico CAUTELACAUTELA

Teste Preditivo Teste Preditivo - Doenças de início na vida adulta - Doenças de início na vida adulta - Sem tratamento curativo no - Sem tratamento curativo no momentomomento

Mutações DinâmicasMutações Dinâmicas

Doenças Neurológicas de Início Doenças Neurológicas de Início TardioTardio

Sem tratamento disponível:Sem tratamento disponível: Somente em adultosSomente em adultos Por procura expontâneaPor procura expontânea SigiloSigilo Com avaliação pré-teste e Com avaliação pré-teste e

acompanhamento pós-testeacompanhamento pós-teste Equipe multidisciplinar: geneticista Equipe multidisciplinar: geneticista

clínico e psicólogoclínico e psicólogo