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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.41.2011.tde-23092011-162004
Document
Author
Full name
Karina Griesi Oliveira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Bueno, Maria Rita dos Santos e Passos (President)
Kok, Fernando
Moreira, Eloisa de Sá
Okamoto, Oswaldo Keith
Santos, Andrea Laurato Sertie
Title in Portuguese
Identificação de genes e vias associadas aos transtornos do espectro autista
Keywords in Portuguese
Autismo
Células-tronco pluripotentes induzidas
Estudos citogenéticos
Estudos de expressão
TRPC6
Abstract in Portuguese
Os transtornos do espectro autista (TEA) são um grupo de doenças neuropsiquiátricas caracterizadas por um prejuízo na capacidade de comunicação e de interação social e por padrões comportamentais estereotipados. Os TEA são geneticamente heterogêneos o que dificulta a identificação das alterações genéticas que estão contribuindo para estes transtornos. No presente estudo, selecionamos como uma primeira abordagem o estudo de translocações cromossômicas, buscando encontrar genes candidatos para posteriores estudos funcionais. No primeiro caso, uma translocação de novo balanceada envolvendo os cromossomos 2q11 e Xq24, não identificamos nenhum candidato funcional rompido pelos pontos de quebra. Detectamos ainda a presença de uma isodissomia materna do cromossomo 5 nesta paciente. Este resultado sugere que, possivelmente, tanto a translocação cromossômica quanto a isodissomia devem estar contribuindo para a etiologia do TEA nesta paciente, caracterizando este como um caso de efeito poligênico. Já o estudo da translocação de novo balanceada (3,11)(p21,q22) revelou que o gene TRPC6, um canal de cálcio envolvido no desenvolvimento de dendritos e sinapses excitatórias, encontrava-se rompido no cromossomo 11 deste paciente. As análises dos neurônios e células progenitoras neurais deste paciente obtidas através da técnica de reprogramação celular e o estudo global de expressão gênica sugerem fortemente que o rompimento do gene TRPC6 é o fator etiológico do TEA neste caso. Por fim, nós também realizamos um estudo de expressão gênica global de pacientes autistas idiopáticos e verificamos que os genes diferencialmente expressos nestes pacientes estão principalmente envolvidos na regulação da dinâmica do citoesqueleto, indicando que este pode ser o processo biológico comumente afetado nos pacientes autistas. Nosso trabalho mostra que os estudos citogenéticos são importantes para a identificação de genes candidatos para os TEA e reforça a hipótese de que estes transtornos são causados por diferentes variantes genéticas mas que levam ao comprometimento de um processo biológico comum. Acreditamos que o modelo de reprogramação celular contribuirá para o entendimento da implicação de tais processos na etiologia dos TEA.
Title in English
Identification of genes and pathways associated to autism spectrum disorders
Keywords in English
Autism
Cytogenetic studies
Expression studies
Induced pluripotent stem cells
TRPC6
Abstract in English
Autism spectrum disorders (ASD) are a group of neurodevelopmental diseases characterized by impairments in social and communicative skills and repetitive behaviors. The investigation of ASD causes is hampered by the genetic heterogeneity of these neurodevelopmental diseases. In the present study, we mapped the breakpoints associated to chromosomal translocations found in two autistic patients as a first screening approach, trying to identify single candidate genes that could be further investigated by functional analysis. In the first case, a de novo balanced translocation involving the chromosomes 2q11 and Xq24, we did not find any functionally known relevant gene disrupted by the breakpoints but, surprisingly, SNP-array data showed that the patient also presents a maternally inherited isodisomy on chromosome 5. In this case, is possible that ASD is caused by the combination of the molecular results caused by the translocation and the UPD on chromosome 5, which would characterize this case as an example of polygenic effects on ASD etiology. On the other hand, the study of a second case, a boy with a de novo balanced translocation (3;11)(p21;q22), revealed that TRPC6, a calcium channel involved in dendritic spine and excitatory synapse formation, was disrupted by the translocation on chromosome 11. Making use of cellular reprogramming to generate neurons and neuronal progenitor cells from this patient and expression analysis, we demonstrated that TRPC6 disruption can respond for the phenotype seen in this patient. Finally, we also performed a genome-wide expression analysis to investigate idiopathic autistic patients and we verified that ASD DEGs are mainly implicated in cytoskeleton dynamics, suggesting that the regulation of this cellular structure can be one of the common mechanisms of ASD etiology. Our work shows that cytogenetic studies are important for the identification of ASD candidate genes and reinforces the hypothesis that these disorders are caused by different genetic variants that are implicated in a common biological process. We believe that cellular reprogramming will contribute for the understanding of the implication of such biological processes in the etiology of ASD.
 
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Karina_Griesi.pdf (2.93 Mbytes)
Karina_Griesi_simpl.pdf (479.05 Kbytes)
Publishing Date
2011-09-30
 
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