Variantes do gene DOT1L associadas a um novo distúrbio neurológico

Um estudo do laboratório do Dr. variantes de função no gene DOT1L causam um novo distúrbio.

Outros estudos revelaram que a maioria dos sintomas nos pacientes foi surpreendentemente devido a um aumento na atividade enzimática de uma histona metilase codificada por este gene. Este estudo foi publicado no Jornal Americano de Genética Humana.

“Este projeto teve origem quando a Undiagnosed Diseases Network, o projeto SickKids Complex Care Genomics no Canadá, liderado pelo Dr. Gregory Costain, e uma pesquisa no banco de dados GeneMatcher identificaram nove indivíduos não relacionados com deficiência intelectual, atrasos no desenvolvimento, características faciais distintas e outras características sobrepostas. carregavam variantes no gene DOT1L”, disse o Dr. Bellen. “Achamos isto intrigante porque este gene não tinha sido previamente associado a uma doença genética ou neurológica”.

DOT1L é um gene evolutivamente conservado encontrado em uma ampla gama de espécies, desde leveduras até o homem. Ele codifica uma enzima – lisina metiltransferase (KMT) – que adiciona grupos metil a um aminoácido específico (lisina 79, também conhecido como K79) presente em uma histona específica (H3). A metilação de resíduos específicos de lisina nas histonas atua como um interruptor para “ligar” ou “desligar” a expressão dos genes alvo.

Até agora, apenas variantes DOT1L com perda parcial de função em cerca de metade dos genes que codificam KMT (16 de 34) demonstraram causar distúrbios dominantes no desenvolvimento humano. “Descobrimos que as variantes do DOT1L causam um distúrbio dominante através de um mecanismo de ganho de função, que é diferente de outros KMTs”, disse o Dr. Bellen.

Embora o DOT1L esteja envolvido em vários processos celulares fundamentais, e a sua desregulação tenha sido implicada no cancro, antes deste estudo não estava claro como as variantes no gene DOT1L causam uma doença congénita. Assim, o Dr. Zelha Nil, primeiro autor e associado de pós-doutorado no laboratório Bellen, recorreu às moscas da fruta para responder a essa questão.

DOT1L e sua versão para mosca da fruta, grappa (gpp), possuem sequências proteicas semelhantes e também provavelmente possuem funções sobrepostas. A maioria das variantes humanas causadoras de doenças no DOT1L estão localizadas no seu domínio enzimático. Além disso, o gpp é expresso em um grande subconjunto de neurônios e em algumas células gliais.

A equipe gerou um mutante gpp de mosca, que cresceu lentamente e morreu em estágio larval. Usando essas moscas mutantes e moscas nas quais o RNA do gpp foi derrubado, eles encontraram evidências convincentes de que o gpp é essencial para a sobrevivência das moscas e necessário para o desenvolvimento adequado, bem como para o desenvolvimento e função do sistema nervoso da mosca, e para a metilação do H3K79. .

“Tentamos suprimir a letalidade das moscas mutantes gpp expressando o gene humano DOT1L nas moscas”, disse o Dr. Zelha Nil. “Para nossa surpresa, expressar versões normais ou variantes do gene DOT1L humano em tecidos onde ele ocorre naturalmente em moscas não foi suficiente para que os mutantes gpp que perderam ambas as cópias do gene sobrevivessem. Surpreendentemente, moscas com perda parcial de gpp que expressaram que as variantes DOT1L humanas eram menos viáveis ​​e tinham defeitos morfológicos mais profundos do que as moscas normais que expressam DOT1L, sugerindo que a expressão humana de DOT1L em moscas era tóxica.

Consistente com esta observação, moscas mutantes gpp e células cultivadas que expressam versões variantes do DOT1L humano exibiram níveis significativamente mais elevados de metilação do H3K79 do que o DOT1L normal, sugerindo que níveis elevados de metilação são a provável causa molecular dos sintomas observados nos pacientes.

“Com base em nossos estudos em moscas, parece que as variantes resultam em excesso de atividade enzimática do DOT1L nesses pacientes”, disse o Dr. Bellen. “Embora sejam necessários estudos adicionais para desvendar o mecanismo exato da patogênese da doença, nosso estudo sugere que a redução da atividade do DOT1L é uma estratégia terapêutica viável que pode ser desenvolvida no futuro para tratar esta nova condição genética”.