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Doctoral Thesis
Document
Author
Full name
Eduarda Morgana da Silva Montenegro Malaguti de Souza
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Bueno, Maria Rita dos Santos e Passos (President)
Jorge, Alexander Augusto de Lima
Teixeira, Taiza Stumpp
Vibranovski, Maria Dulcetti
Title in Portuguese
Investigação de variantes de novo e alterações no número de cópias na etiologia do transtorno do espectro autista
Keywords in Portuguese
1. Genes candidatos de TEA
2. Variantes de novo>
3. CNVs
4. Idade parental
5. Famílias Multigeracionais
6. Grandes bancos genéticos
Abstract in Portuguese
O Transtorno do espectro autista (TEA) é uma condição genética complexa e heterogênea, que inclui manifestações clínicas durante a primeira infância, caracterizadas principalmente pela dificuldade persistente nas habilidades sociais e de comunicação, além de interesses restritos e comportamentos repetitivos. Grandes estudos genômicos demonstraram a importância das variantes de nucleotídeos único (do inglês, SNVs), das pequenas inserções e deleções (Indels), e das alterações no número de cópias (do inglês, CNVs), na etiologia do TEA. Além disso, os pacientes com TEA possuem aumento no número de mutações de novo (do inglês, DNMs), tanto para SNVs/Indels, quanto CNVs, sendo a análise dessas variantes poderosas abordagens para a identificação e validação de novos genes para TEA, juntamente com a análise de grandes bancos de dados genômicos de doenças de neurodesenvolvimento (do inglês, NDD). Assim, nosso primeiro objetivo foi caracterizar CNVs e variantes de novo (do inglês, DNVs) em coortes brasileiras de TEA, sendo a primeira composta por 30 trios (capítulo II), e a segunda composta por 144 probandos de TEA, onde apenas CNVs foram analisadas (capítulo III). Ademais, com o objetivo de elucidar o papel desses achados na etiologia do TEA, nós os avaliamos em duas grandes análises de bancos de dados genômicos, compostos por mais de 20.000 e 10.000 indivíduos, respectivamente. A análise da primeira coorte permitiu a identificação de três CNVs patogênicas: 1q21.1, 4q35, and 17p13.3; e quatro DNVs patogênicas, sendo uma delas em um novo gene candidato para o TEA: PRPF8. Em relação a segunda coorte de 144 indivíduos, nós identificamos três deleções e uma duplicação em genes associados ao TEA, altamente intolerantes a perda de função: NR3C2, DPP6, CDH8/CDH11 e CSMD1. Além de CNVs afetando dois genes potenciais candidatos para TEA: FGF2 e PTPRN2. Por fim, 18% dos indivíduos com uma CNV patogênica ou provavelmente patogênica, também possuíam uma segunda CNV rara, reforçando a relevância do modelo oligogênico para o TEA. Nosso segundo objetivo maior foi avaliar as variantes de novo em 33 famílias multigeracionais (231 indivíduos; capítulo IV), para fornecer novas percepções sobre o potencial patogênico de variantes de novo entre gerações. Nós determinamos pela primeira vez a taxa de DNVs nos pais, que foi menor do que nos probandos, e similar a dos controles. Nós observamos uma maior proporção de pais acima dos 30 anos comparados aos avós, assim como uma correlação positiva entre a idade paterna e o número de DNVs, e uma origem predominantemente paterna de variantes DNVS nas duas gerações. Interessantemente, apesar da nossa amostra pequena, nós observamos um viés de transmissão de variantes de novo patogênicas nos pais, o que não foi observado nas mães, sugerindo que houve seleção dessas variantes nos gametas paternos. Nós também evidenciamos ZNF536, MSL2 e HDAC9, como potenciais genes candidatos para TEA. Nossa população brasileira pouco explorada de composição tetra-hibrida, foi valiosa para a validação de genes já descritos para TEA, assim como para a identificação de novos genes. Conforme demonstramos, isso foi possível devido a disponibilidade de grandes coortes de bancos de dados genômicos, como o MSSNG, SSC, DDD e artigos com grandes coortes de indivíduos com NDD. Além disso, ao nosso conhecimento, esse foi o primeiro estudo demonstrando variantes de novo em pais de autistas, e apesar da nossa amostra pequena, nós pudemos observar diferenças entre as taxas de variantes de novo, assim como o viés de transmissão paterna de variantes de novo patogênicas. Por fim, a delineação deste estudo, nos permitiu identificar novos genes potenciais candidatos para TEA: PRPF8, FGF2, PTPRN2, ZNF536, MSL2, e HDAC9.
Title in English
Investigation of de novo variants and copy number variantions in autism spectrum disorder etiology
Keywords in English
1. ASD candidate genes
2. De novo variants
3. CVNs
4. Parental age
5. Multigerational famillies
6. Large genetic databases
Abstract in English
Autism Spectrum Disorder (ASD) is a heterogeneous and complex genetic disorder that includes conditions with clinical manifestation in early childhood, characterized by persistent difficult in social/communication skills, besides restricted interests, and repetitive behavior. Large genomic studies inferred the relevance of single nucleotide variants (SNVs), small insertions and deletions (Indels), and copy number variants (CNVs) to ASD etiology. Additionally, ASD patients are enhanced for de novo mutations (DNMs) compared to control populations, for both SNVs/Indels and CNVs, being these alterations analyses powerful approaches to gene discovery and validation, together with analysis of large genomic databases of neurodevelopmental disorders (NDD). Therefore, our first main goal was to characterize rare copy number variations (CNVs) and exonic de novo variants (DNVs) in ASD Brazilian cohorts, the first composed by 30 trios (chapter II), and the second wherein only CNVs were analyzed, composed by 144 ASD individuals (chapter III). Also, aiming to elucidate these findings role to ASD etiology, we evaluated them in two large databases analysis of more than 20,000 and 10,000 NDD individuals, respectively. The first cohort analysis supported three pathogenic CNVs: 1q21.1, 4q35, and 17p13.3; and four pathogenic DNVS, being one of them identified in a novel ASD candidate gene: PRPF8. Regarding the second cohort of 144 individuals, we identified three deletions and one duplication in ASD candidate genes highly intolerant to loss of function: NR3C2, DPP6, CDH8/CDH11, and CSMD1. Besides CNVs affecting two potential ASD candidate genes: FGF2 and PTPRN2. Finally, 18% of individuals carrying a likely pathogenic or pathogenic CNV, also carried a second rare CNV, reinforcing the oligogenic model relevance for ASD. Our second main goal was to evaluate DNVs in 33 multigenerational families (231 individuals; chapter IV), to provide new insights into potential DNVs pathogenicity across generations. We determined for the first time, DNVs rate in parents, which was lower than probands and similar to controls. We observed a higher proportion of parents over 30 years old compared to grandparents, a positive correlation between DNVs and fathers age, and a predominantly paternal origin of DNVs in both generations. Intriguingly, besides the small cohort, we observed a segregation bias in the paternal transmission of pathogenic DNVs, which was not observed in the transmission of the maternal DNV, suggesting the selection of these variants in paternal gametes. Also, we evidenced ZNF536, MSL2 and HDAC9, as possible candidate genes to ASD. Our unexplored Brazilian population with tetra-hybrid composition was valuable to validate previous candidate genes and to identify novel ones. As we have shown, this was possible due the availability of genomic data from large cohorts, such as MSSNG, SSC, DDD and NDD big cohort's papers. To our knowledge, this is the first study showing DNVs in parents, and despite our small sample, we were able to observe DNVs rates difference, as well as the segregation bias in the paternal transmission of pathogenic DNVs. Finally, the study delineation led us to support potential novel candidate genes to ASD: PRPF8, FGF2, PTPRN2, ZNF536, MSL2, e HDAC9.
 
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Release Date
2022-11-29
Publishing Date
2021-02-15
 
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