RECOMBINACIÓ HOMÒLOGA NO

AL·LÈLICA (NAHR) I ORIGEN

D’ALTERACIONS CROMOSÒMIQUES

ESTRUCTURALSNúria Barba Bosch

Citogenètica ClínicaMàster de Biologia Cel·lular (2009-2010)

INTRODUCCIÓ

La recombinació homòloga no al·lèlica (NAHR) és l’entrecreuament entre regions homòlogues de loci diferents.

Per una eficient recombinació homòloga són necessaris segments amb una identitat de seqüència perfecte (MEPS). En la recombinació homòloga meiòtica humana, aquests MEPS tenen una llargada de 300-500 bp.

Pot produir-se NAHR intercromosòmica, intracromosòmica o intracromatídica, però principalment es dóna entre duplicacions segmentàries o LCRs intracromosòmiques amb un grau de semblança de les còpies del 97 al 100%. També es dóna en les seqüències Alu, petits transposons.

NAHR és responsable de reorganitzacions cromòsomiques, però no totes les reorganitzacions poden ser explicades per NAHR entre LCRs o Alu.

Reorganitzacions cromosòmiques generades per NAHR poden donar lloc a desordres genètics humans.

MECANISME MOLECULAR DE LA NAHR

El mecanisme pel qual es dóna aquest procés ve donat per 2 models diferents:

DSB

SDSA

Annu Rev Genomics Human Genet 2002

PRODUCTES DE LA NAHR

Aquest mecanisme pot ser intercromosòmic, intracromosòmic o intracromatídic.

Les LCRs poden orientar-se de forma directa (en tàndem) o de forma invertida.

Els productes seran duplicacions/delecions o inversions.

TRENDS in Genetics 2002

TÈCNIQUES DE DIAGNÒSTIC FISH: permet detectar duplicacions, delecions i inversions

FISH en fibra d’alta resolució

aCGH: permet localitzar directament els punts de trencament

PCR: per amplificar els fragments d’unió de novo després de la recombinació

MLPA i microarrays basats en oligonucleòtids o BACs

Nature Reviews Genetics 2006

MECANISMES MOLECULARS PER DESORDRES GENÒMICS

Les reorganitzacions poden causar un fenotip per diferents mecanismes moleculars

PLoS Genetics 2005

a) Efecte de dosi gènica

b) Interrupció d’un gen

c) Fusió gènica

d) Efecte de posició

e) Desenmascarament d’un al·lel recessiu o polimorfisme funcional

f) Efecte de transvecció

DESORDRES GENÒMICS ASSOCIATS A NAHR

Resultants d’un entrecreuament desigual entre seqüències repetides en tàndem continues: α- i β-talassèmia Daltonisme Malaltia de Gaucher Deficiència GH

Resultants d’un entrecreuament desigual entre seqüències repetides en tàndem separades per gens: Charcot-Marie-Tooth tipus 1A (CMT1A) neuropatia hereditària amb predisposició a la paràlisi per pressió (HNPP) Síndrome d’Smith-Magenis (SMS) Síndrome de Williams Síndrome de Prader-Willi Síndrome d’Angelman Síndrome de DiGeorge

Resultants d’un entrecreuament desigual entre seqüències repetides invertides: Síndrome de Hunter Hemofília A

Charcot-Marie-Tooth tipus 1A i HNPP

PLoS Genetics 2005

En general, les duplicacions donen lloc a diferents característiques clíniques i fenotips més suaus que els pacients que presenten delecions, perquè l’excés d’informació genètica sol ser menys perjudicial per l’organisme que la deficiència.

Ambdues malalties es deuen a una alteració en la dosi gènica del gen PMP22, que codifica per la proteïna mielina perifèrica.

En el cas de CMT1A el procés de NAHR produeix una duplicació en tàndem de 1,5 Mb a 17p12.

El producte de recombinació recíproc, una deleció d’aquest mateix segment dóna lloc a la neuropatia.

CONCLUSIONS Degut a l’abundància de LCRs en el genoma humà i al coneixement

adquirit sobre els mecanismes de recombinació que originen reorganitzacions cromosòmiques, en un futur, moltes altres malalties humanes associades a reorganitzacions cromosòmiques podran ser identificades.

Els fenotips manifestats en els desordres genòmics són una conseqüència de gens dosi depenents. La identificáció d’aquests gens podria facilitar les vies per trobar possibles tractaments.

L’evolució del genoma dels mamífers durant l’especiació dels primats podria haver creat una arquitectura genòmica que predisposa a reorganitzacions cromosòmiques en alguns cromosomes que donen lloc a malalties genètiques.

Moltes altres reorganitzacions cromosòmiques mitjançades per NAHR que donen lloc a polimorfismes specífics de població podrien ser detectades en un futur gràcies a mètodes com la CGH d’alta resolució o els microarrays.

BIBLIOGRAFIA[1] K. Inoue and J. R. Lupski (2002): Molecular mechanisms for genomic disorders. Annu.

Rev. Genomics Hum. Genet. 3:199-242[2] Richard Rendon, et al. (2006): Global variation in copy number in the human

genome. Nature 444: 444-454[3] Lars Feuk, A. R. Carson and S. W. Scherer (2006): Structural variation in the human

genome. Nature Reviews Genetics 7: 85-97[4] P. Stankiewicz and J. Lupski (2002): Genome architecture, rearrangements and

genomic disorders. TRENDS in Genetics 18: 74-82[5] J.Lupski (1998): Genomic disorders: structural features of the genome can lead to

DNA rearrangements and human disease traits. TRENDS in Genetics 14: 417-422[6] J. Lupski and P. Stankiewicz (2005): Genomic disorders: Molecular mechanisms for

rearrangements and conveyed phenotypes. PLoS Genetics 1: 627-633[7] O. Zuffardi et al. (2009): Inverted duplications deletions: underdiagnosed

rearrangements?? Clinical Genetics 75: 505-513[8] P. L. Deninger and M. A. Batzer (1999): Alu repeats and human disease. Molecular

Genetics and Metabolism 67: 183-193[9] M. Bayés et al. (2003): Mutational mechanisms of Williams-Beuren Syndrome

deletions. Am. J. Human Genet. 73: 131-151[10] V. T. Dang et al. (2008): Identification of human haploinsufficient genes and their

genomic proximity to segmental duplications. European Journal of Human Genetics 16: 1350-1357

[11] J. Kolb et al. (2009): Cruciform-forming inverted repeats appear to have mediated many of the microinversions that distinguish the human and chimpanzee genomes. Chromosome research 17:469-483

GRÀCIES