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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.17.2017.tde-05012017-120156
Documento
Autor
Nome completo
Maria Luiza Guimarães de Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2016
Orientador
Banca examinadora
Mendes Junior, Celso Teixeira (Presidente)
Castelli, Erick da Cruz
Luizon, Marcelo Rizzatti
Título em português
Sequenciamento de nova geração do gene IRF4: identificação de variações associadas a fenótipos de pigmentação na população brasileira
Palavras-chave em português
Brasil
Diversidade genética
Fator regulador de interferon 4
rs12203592
Sequenciamento de nova geração
Resumo em português
O gene fator regulador de interferon 4 (IRF4), localizado na região cromossômica 6p25- p23, é um membro da família de fatores reguladores de interferon (IRF), um grupo de fatores de transcrição de ligação ao DNA, sendo IRF4 primariamente associado ao desenvolvimento e resposta imune e expresso exclusivamente em células do sistema imunológico e em linhagens melanocíticas. Embora muitos estudos tenham associado IRF4 a diversas condições, como melanoma e leucemia linfocítica crônica, um recente Genome-Wide Association Study (GWAS) identificou que alelos do SNP rs12203592 (intron 4) estão associados com variação fenotípica em relação à presença de sardas, pigmentação da pele, cabelos e olhos. Estudos funcionais realizados em células melanocíticas humanas e de camundongos revelaram que este SNP está diretamente envolvido na regulação da expressão de IRF4, sugerindo uma clara função na pigmentação do melanócito. Apesar destes achados, a diversidade das regiões regulatórias e codificadora de IRF4 não foi até o momento analisada em populações miscigenadas. A fim de avaliar se outros sítios de variação ao longo do gene IRF4 podem estar associados à pigmentação humana, as regiões regulatórias (promotora e 3´UTR) e codificadora (9 exons e regiões intrônicas flanqueadoras, incluindo o SNP rs12203592) foram analisadas por sequenciamento de nova geração em uma amostra miscigenada da população brasileira. A amostra populacional foi composta por 228 indivíduos não aparentados de Ribeirão Preto, estado de São Paulo, Brasil, os quais foram estratificados de acordo com a pigmentação da pele (clara, média e escura), olhos (azul, verde, castanho-claros e castanho-escuros), cabelo (ruivo, loiro-claro, loiroescuro, castanho-claro, castanho-escuro e preto) bem como em relação à presença de sardas e intensidade de cabelos grisalhos. Bibliotecas de DNA foram preparadas utilizando o Sistema de Enriquecimento de Alvo Haloplex (Agilent Technologies) e sequenciadas na plataforma MiSeq (Illumina). Os pacotes de software CutAdapt, BWA and GATK foram utilizados, respectivamente, para trimagem das sequências dos adaptadores, alinhamento e identificação de variantes. Haplótipos e alelos não identificados foram inferidos pelo método PHASE, embora a fase conhecida entre os sítios de variação (obtida pelo GATK) tenha sido levada em consideração. Um total de 105 sítios de variação foram identificados. Apenas dois deles apresentaram frequências genotípicas que não atendem ao esperado pelo equilíbrio de Hardy-Weinberg (EHW). Dezoito destes SNPs apresentaram forte associação a pelo menos uma característica de pigmentação. Entretanto, se a conservadora correção de Bonferroni para múltiplos testes for levada em consideração, apenas duas associações, ambas envolvendo o SNP rs12203592, permanecem significativas: a associação do alelo T com pele clara e olhos azuis. Este resultado está de acordo com estudos prévios, que reportam que o alelo rs12203592*T leva a uma menor ativação de IRF4 e a uma expressão reduzida da tirosinase, resultando em sensibilidade ao sol e olhos azuis. Foi inferido um total de 101 haplótipos, estando a distribuição destes de acordo com o esperado pelo EHW. Quando os haplótipos foram divididos em haplótipos da promotora, codificadora e 3´UTR foram observadas, respectivamente, 17, 29 e 37 diferentes combinações haplotípicas. Várias associações foram identificadas, particularmente envolvendo o haplótipo mais frequente da promotora, os dois haplótipos mais frequentes da codificadora e o haplótipo mais frequente da 3´UTR, todos associados com pele clara, olhos azuis, cabelos castanhos e cabelos grisalhos. Estes resultados sugerem que outras variantes além de rs12203592, quando consideradas em um contexto haplotípico, são associadas com a pigmentação humana.
Título em inglês
Next generation sequencing of gene IRF4: identification of variations associated with pigmentation traits in the Brazilian population
Palavras-chave em inglês
Brazil
Genetic diversity
Interferon regulatory factor 4
Next generation sequencing
rs12203592
Resumo em inglês
The Interferon Regulatory Factor 4 (IRF4) gene, located at chromosomal region 6p25- p23, is a member of the interferon regulatory factor (IRF) family, a group of DNAbinding transcription factors, with the IRF4 primarily associated with immune system development and response and expressed exclusively in immune system cells and melanocytic lineages. Although many studies have shown that IRF4 is associated with many human conditions, such as melanoma and chronic lymphocytic leukemia, a recent Genome-Wide Association Study (GWAS) identified that alleles from the SNP rs12203592 (intron 4) is also associated with phenotypic variation regarding presence of freckles, hair, eye and skin pigmentation. Functional studies in human and mice melanin-containing cells revealed that such SNP is directly involved in the regulation of IRF4 expression, suggesting a clear role in melanocyte pigmentation. In spite of these findings, the regulatory and coding IRF4 diversities in admixed populations have not been evaluated so far. In order to verify if other variation sites spread across the IRF4 gene may be associated with human pigmentation, the regulatory (promoter and 3'UTR regions) and coding (9 exons and flanking intronic regions, including the SNP rs12203592) regions were analyzed by next-generation sequencing procedures in a Brazilian admixed population sample. The population sample was composed of 228 unrelated individuals from the Ribeirão Preto area, São Paulo State, Brazil, which were stratified according to eye (blue, green, hazel, light-brown, and dark-brown), hair (red, blond, dark-blond, light-brown, dark-brown and black) and skin (light, intermediate and dark) pigmentation, as well as regarding the presence of freckles and intensity of hair greying. DNA libraries were prepared using the Haloplex Target Enrichment System (Agilent Technologies) and sequenced at the MiSeq platform (Illumina). CutAdapt, BWA and GATK software packages were used for trimming adaptor sequences, alignment and genotype calling, respectively. Missing alleles and haplotypes were inferred by using the PHASE method, although the known phase between variable sites (obtained by GATK) was taken into account. A total of 105 variation sites were identified. Only two of them presented genotype frequencies that did not fit Hardy- Weinberg equilibrium (HWE) expectations. Eighteen of these SNPs presented strong association with at least one pigmentation feature. However, if the conservative Bonferroni correction for multiple tests is taken into account, only two associations, both of them involving the rs12203592 SNP, remain significant: allele T associated with light skin and blue eyes. This result is in agreement with previous reports that the rs12203592*T allele leads to reduced IRF4 activation and reduced tyrosinase expression, leading to sun sensitivity and blue eyes. A total of 101 different haplotypes were inferred, and haplotype distribution was in agreement to HWE expectations. When haplotypes were subdivided in promoter, coding and 3'UTR haplotypes, 17, 29 and 37 different haplotypes were observed, respectively. Various associations were identified, particularly involving the most frequent promoter haplotype, the two most frequent coding (only one of them with allele rs12203592*T), and the most frequent 3'UTR, all of them with light skin, blue eyes, brown hair and hair greying. These results suggest that other variation sites besides rs12203592, when considered in a haplotypic background, are associated with human pigmentation.
 
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Data de Publicação
2017-04-07
 
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