Identificação e caracterização funcional de variantes genéticas regulatórias da expressão gênica na hipercolesterolemia familiar

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Araújo, Jéssica Nayara Góes de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53565
Resumo: Familial hypercholesterolemia (FH) is an inherited disorder of cholesterol metabolism, characterized by prolonged exposure to high serum concentrations of low-density lipoprotein (LDL) cholesterol, which leads to a significantly increased risk of early cardiovascular morbidity and death. The main causes of FH are variants found in genes involved in the LDL clearance pathway (LDLR, APOB and PCSK9), however, causal variants are not identified in a significant portion of clinically diagnosed individuals. Therefore, variants in regions that are not usually included in diagnostic panels, could be influencing the expression of these genes, and contributing to the phenotype. The present study aimed to identify and functionally characterize genetic variants located upstream of FH-related genes. 25 volunteers clinically diagnosed with FH but without confirmatory molecular diagnosis were selected for targeted sequencing of 3 kb upstream regions (Chr19:11086362-11089361; Chr2:21044074- 21047073; Chr1:55036476-55039475 - GRCh38) using the AmpliSeq for Illumina method and the Miseq Reagent Nano Kit v2. Computational analysis of sequencing results included pre-processing, mapping of the generated reads, variant calling, and visual inspection of alignments to confirm the quality of variant calling. Potentially regulatory variants were prioritized according to regulatory probability prediction algorithm, functional annotation with data from public databases, pathogenicity prediction algorithms, variant-related literature, and prediction of altered transcription factor binding. The effect of two of these potentially regulatory variants on the functioning of the promoters of their target genes was evaluated by luciferase reporter gene assays in HepG2 cells. 34 single nucleotide variants (SNV) identified in sequencing, passed the quality filters: 6 were upstream from LDLR, 15 from APOB and 13 from PCSK9. 5 variants were considered potentially regulatory and, consequently, good candidates for functional validation assays: rs36218923-T and rs538300761-T of LDLR; rs934197-T and rs9282606-A of APOB; and g.55038486A>G of PCSK9. In vitro assays revealed that rs36218923-T variant caused a significant mean reduction in luciferase activity (75.4% ± 2.9% SEM) compared to the construct containing the wild-type LDLR promoter, whereas the rs934197-T variant did not cause a significant difference in mean luciferase activity compared to the construct containing the wild-type APOB promoter. These results suggest that the rs36218923-T variant may be contributing to the decrease in LDLR gene expression and causing the FH phenotype. More studies corroborating these findings are needed to confirm the biological relevance of this variant.
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The present study aimed to identify and functionally characterize genetic variants located upstream of FH-related genes. 25 volunteers clinically diagnosed with FH but without confirmatory molecular diagnosis were selected for targeted sequencing of 3 kb upstream regions (Chr19:11086362-11089361; Chr2:21044074- 21047073; Chr1:55036476-55039475 - GRCh38) using the AmpliSeq for Illumina method and the Miseq Reagent Nano Kit v2. Computational analysis of sequencing results included pre-processing, mapping of the generated reads, variant calling, and visual inspection of alignments to confirm the quality of variant calling. Potentially regulatory variants were prioritized according to regulatory probability prediction algorithm, functional annotation with data from public databases, pathogenicity prediction algorithms, variant-related literature, and prediction of altered transcription factor binding. The effect of two of these potentially regulatory variants on the functioning of the promoters of their target genes was evaluated by luciferase reporter gene assays in HepG2 cells. 34 single nucleotide variants (SNV) identified in sequencing, passed the quality filters: 6 were upstream from LDLR, 15 from APOB and 13 from PCSK9. 5 variants were considered potentially regulatory and, consequently, good candidates for functional validation assays: rs36218923-T and rs538300761-T of LDLR; rs934197-T and rs9282606-A of APOB; and g.55038486A>G of PCSK9. In vitro assays revealed that rs36218923-T variant caused a significant mean reduction in luciferase activity (75.4% ± 2.9% SEM) compared to the construct containing the wild-type LDLR promoter, whereas the rs934197-T variant did not cause a significant difference in mean luciferase activity compared to the construct containing the wild-type APOB promoter. These results suggest that the rs36218923-T variant may be contributing to the decrease in LDLR gene expression and causing the FH phenotype. More studies corroborating these findings are needed to confirm the biological relevance of this variant.A hipercolesterolemia familiar (HF) é um distúrbio hereditário do metabolismo do colesterol, caracterizado por exposição prolongada a concentrações séricas elevadas do colesterol de lipoproteína de baixa densidade (LDL), que leva ao aumento significativo do risco de morbidade cardiovascular e mortalidade precoce. A principal causa da HF são variantes genéticas encontradas nos genes envolvidos na via remoção das partículas de LDL da circulação sanguínea (LDLR, APOB e PCSK9), contudo, variantes causais não são encontradas em uma parcela significativa de indivíduos diagnosticados clinicamente. De forma que, variantes em regiões que não costumam ser incluídas nos painéis de diagnóstico, poderiam estar influenciando a expressão desses genes e contribuindo para o fenótipo. O presente estudo objetivou identificar e caracterizar funcionalmente variantes genéticas localizadas a montante de genes relacionados a HF. 25 voluntários diagnosticados clinicamente com HF, mas sem diagnóstico molecular confirmatório foram selecionados para sequenciamento direcionado de regiões 3 kb a montante dos genes LDLR, APOB e PCSK9 (Chr19:11086362-11089361; Chr2:21044074- 21047073; Chr1:55036476-55039475 - GRCh38) usando o método AmpliSeq for Illumina e o Miseq Reagent Nano Kit v2. A análise computacional dos resultados do sequenciamento incluiu pré-processamento, mapeamento das leituras geradas, chamada de variante e inspeção visual dos alinhamentos para confirmar a qualidade da chamada de variante. Variantes potencialmente regulatórias foram priorizadas de acordo com algoritmo de predição de probabilidade regulatória, anotação funcional com dados de bancos públicos, algoritmos de predição de patogenicidade, literatura relacionada à variante e predição alteração na ligação de fatores de transcrição. O efeito da presença de duas dessas variantes potencialmente regulatórias no funcionamento dos promotores de seus genes alvo foi avaliado por ensaio de gene repórter da luciferase em células HepG2. 34 variantes de um único nucleotídeo (SNV) identificadas no sequenciamento, passaram nos filtros de qualidade: 6 a montante do LDLR, 15 do APOB e 13 no PCSK9. 5 variantes foram consideradas potencialmente regulatórias e, consequentemente, boas candidatas para os ensaios de validação funcional: rs36218923-T e rs538300761-T do LDLR; rs934197-T e rs9282606-A do APOB; e g.55038486A>G do PCSK9. Nos ensaios in vitro, a presença da variante rs36218923-T causou uma redução média significativa da atividade da luciferase (75,4% ± 2,9% SEM) em relação a construção contendo o promotor selvagem do LDLR. Enquanto, a variante rs934197-T não causou uma diferença significativa na atividade média da luciferase em comparação com a construção contendo o promotor selvagem do APOB. Esses resultados sugerem que a variante rs36218923-T pode estar contribuindo para a diminuição da expressão do gene LDLR e causando o fenótipo da HF. Mais estudos corroborando esses achados são necessários para confirmar a relevância biológica dessa variante.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIASilbiger, Vivian Nogueirahttp://lattes.cnpq.br/3356845980263437https://orcid.org/0000-0002-9252-0278http://lattes.cnpq.br/6121935907512568Simabuco, Fernando MoreiraNavarrete, Luis Antônio SalazarMartínez, María José BriónMoreira, Susana Margarida Gomeshttps://orcid.org/0000-0002-8333-3016http://lattes.cnpq.br/7741233949116498Araújo, Jéssica Nayara Góes de2023-07-17T23:08:11Z2023-07-17T23:08:11Z2023-03-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfARAÚJO, Jéssica Nayara Góes de. Identificação e caracterização funcional de variantes genéticas regulatórias da expressão gênica na hipercolesterolemia familiar. Orientador: Vivian Nogueira Silbiger. 2023. 99f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53565info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2023-07-17T23:08:52Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/53565Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2023-07-17T23:08:52Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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