Χαρακτηρισμός μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών (Single Nucleotide Polymorphismus, SNPs) σε γονίδια που σχετίζονται με νευροεκφυλιστικά νοσήματα
Creators: name: Καραμπατάκη, Μαρία Ευαγγέλου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί
Νευροεκφυλιστικά νοσήματα
Συνώνυμοι μονονουκλοτιδικοί πολυμορφισμοί
Θέσεις συναρμολόγησης εξονίων
Εξονικοί ενισχυτές συναρμολόγησης
Θέσεις CpG
Single nucleotide polymorphisms SNPs
Neurodegenerative diseases
Synonumous SNPs, sSNPs
Splice-site
Exonic splicing enhancers ESEs
CpG site

description: Τα νευροεκφυλιστικά νοσήματα και η μελέτη του μηχανισμού της γήρανσης βρίσκονταιστο κέντρο ενδιαφέροντος της ιατρικής έρευνας εφόσον προβλέπεται ότι από τις επόμενεςγενεές, το ποσοστό των ηλικιωμένων πολιτών θα διπλασιαστεί, και, παράλληλα θα αυξηθείτο ποσοστό των πασχόντων από κάποιο νευροεκφυλιστικό νόσημα. Από τις σύγχρονεςμελέτες έχει αποδειχθεί ότι η γήρανση, και πολλές πολυπαραγοντικές και εκφυλιστικές νόσοιοφείλονται στην διαταραχή του μηχανισμού της συναρμολόγησης των εξονίων (splicing).Ένας από τους παράγοντες που θεωρείται ότι μπορεί να επηρεάζει την προδιάθεση τωνατόμων σε νευροεκφυλιστικά νοσήματα είναι η ύπαρξη συγκεκριμένων μονονουκλεοτιδικώνπολυμορφισμών (Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs) σε περιοχές που ελέγχουν τησυναρμολόγηση.Οι μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί του DNA (πολυμορφισμοί ενός νουκλεοτιδίου)αποτελούν το πιο συχνό τύπο γενετικής διαφοροποίησης στο ανθρώπινο γονιδίωμα,απαριθμώντας περισσότερο από 90% των διαφοροποιήσεων μεταξύ των ατόμων καιαπαντώντας μία φορά κάθε 1000-2000 νουκλεοτίδια. Ανάλογα με την θέση του, έναςπολυμορφισμός γονιδιώματος θα μπορούσε να οδηγεί σε διαφοροποιήσεις στη δομή και τηνέκφραση γονιδίων με συνέπειες στην αντίδραση απέναντι σε νοσογόνους ή θεραπευτικούςπαράγοντες . Είναι λοιπόν προφανές το ενδιαφέρον που έχει εκδηλωθεί τα τελευταία χρόνια,για τους μονονουκλεοτιδικούς πολυμορφισμούς, που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ωςδείκτες αξιολόγησης της ευαισθησίας απέναντι σε συγκεκριμένες παθολογικές καταστάσεις.Ενώ πολυάριθμες μελέτες αναφέρονται στην δομή και τη λειτουργικότητα συγκεκριμένωνγονιδίων που σχετίζονται με γενετικά νοσήματα, ελάχιστα είναι γνωστά σχετικά με τονχαρακτηρισμό πολυμορφισμών σε σχέση με την συναρμολόγηση. Στόχος της μελέτης ήταν ηαξιολόγηση των καταγεγραμμένων πολυμορφισμών και αναγνώριση αυτών που μπορεί ναεπηρεάζουν τη συναρμολόγηση σε γονίδια που συνδέονται με νευροεκφυλιστικά νοσήματα.Από τα γονίδια μελετήθηκαν 17 που οδηγούν σε συγκεκριμένες μορφές νευροεκφυλιστικώνδιαταραχών (μονογονιδιακές), καθώς και 11 καλά χαρακτηρισμένα γονίδια πουσυσχετίζονται με πολυπαραγοντικά νευροεκφυλιστικά νοσήματα. Οι πολυμορφισμοί πουμελετήθηκαν είναι α. συνώνυμοι SNPs σε κωδικοποιούμενες περιοχές που παρουσιάζουνμεγάλη πιθανότητα επηρεασμού των cis-στοιχείων συναρμολόγησης και β. πολυμορφισμοίσε θέσεις συναρμολόγησης. Συγκεκριμένα για τις θέσεις συναρμολόγησης καταγράφηκαν οιSNPs που διαφοροποιούν θέσεις που αποτελούν σημαντικά χαρακτηριστικά στοιχεία των7περιοχών συναρμολόγησης όπως τα AG, GT και το τμήμα πολυπυριμιδινικής αλυσίδας.Επίσης εντοπίσθηκαν όσοι SNPs βρίσκονται σε θέσεις CpG στις περιοχές συναρμολόγησηςπου αποτελούν πιθανούς στόχους μεθυλίωσης, μια και η συσχέτιση της μεθυλίωσης με τηδιαδικασία συναρμολόγησης υποστηρίζεται από πρόσφατα στοιχεία των εργαστηρίων μας,που αποκαλύπτουν τη σπουδαιότητα των μεταλλάξεων των μεθυλιωμένων αλληλουχιών στησυναρμολόγηση.Από τα αποτελέσματα της μελέτης προκύπτει ότι οι κωδικοποιούμενες περιοχές τωνγονιδίων που εξετάστηκαν και τα ιδιοσύστατα εξόνια αυτών εμφανίζουν διατήρηση-συντήρηση (σημαντικά χαμηλότερη παρουσία πολυμορφισμών) σε σχέση με τις μηκωδικοποιούμενες περιοχές και σε σχέση με τα εναλλακτικά εξόνια, όσο αφορά τιςμεταβάσεις A/G, C/T τις θέσεις AG, GT και CpG. Στις περιοχές συναρμολόγησης, ο δέκτηςεμφανίζει περισσότερη συντήρηση (μεγαλύτερη πίεση, λιγότεροι πολυμορφισμοί) σε σχέσημε τον δότη (μεταβάσεις του τύπου C&gt;T και Τ&gt;C στο τμήμα πολυπυριμιδίνης, καιδημιουργία/απαλοιφή AG στη περιοχή του κλάδου), γεγονός που δείχνει τη σημασία τηςσυντήρησης στα στοιχεία αυτά. Επίσης το σύνολο CpG είναι σημαντικά μεγαλύτερο στιςθέσεις συναρμολόγησης σε σχέση με τα εξόνια, και παρουσιάζεται αυξημένο σταεναλλακτικά εξόνια σε σχέση με τα ιδιοσύστατα και στην περιοχή του δότησυναρμολόγησης σε σχέση με του δέκτη. Η συντήρηση στις θέσεις CpG είναι μεγαλύτερηαπό αυτή στις θέσεις GT. Τα παραπάνω δεδομένα υποδηλώνουν ότι παράλληλα με τιςαλληλουχίες της πολυπυριμιδινικής αλύσου και τη θέση AG, στο δέκτη συναρμολόγησης, οιαλληλουχίες CpG (θέση επιγενετικής τροποποίησης του DNA) και κατ’ επέκταση ημεθυλίωση πιθανότατα παίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της συναρμολόγησης. Στιςπεριοχές δέκτη παρατηρείται μεγαλύτερη συντήρηση των CpG καθώς και των AG σε σχέσημε τα GT, και στις περιοχές δότη μεγαλύτερη συντήρηση των AG σε σχέση με τα GT.Συνεπώς τα AG είναι τα περισσότερο συντηρημένα στοιχεία που σχετίζονται με τομηχανισμό συναρμολόγησης. Σχετικά με τους εξονικούς ενισχυτές συναρμολόγησης, ESEsSR και SS, συγκεκριμένοι, αν και περιορισμένοι πολυμορφισμοί προκαλούν αξιόλογημεταβολή του δυναμικού δέσμευσης στις SR και SS πρωτεΐνες ώστε να μπορούν να έχουνεπίδραση στη συναρμολόγηση.Συνεπώς από τα δεδομένα της μελέτης μας προκύπτει ότι ορισμένα στοιχεία (κυρίως ταAG, CpG και οι μεταβάσεις C/T) στις περιοχές συναρμολόγησης είναι περισσότεροσυντηρημένα και οι πολυμορφισμοί στις θέσεις αυτές μπορεί να επηρεάζουν τησυναρμολόγηση, ενώ στις κωδικοποιούμενες περιοχές υπάρχουν επίσης περιορισμένοιπολυμορφισμοί που μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο στην συναρμολόγηση στα 28 γονίδια8που εξετάσθηκαν. Η μελέτη μας συνεπώς περιορίζει τον αριθμό των πολυμορφικών θέσεωνστόχων για πειραματική αξιολόγηση για τη διερεύνηση τυχόν συσχέτισης με προδιάθεση γιατα αντίστοιχα νοσήματα και παράλληλα επιβεβαιώνει την σημασία της μεθυλίωσης στονμηχανισμό της εναλλακτικής συναρμολόγησης και τον ρόλο των ουσιών που θα μπορούσαννα επηρεάσουν το μηχανισμό της μεθυλίωσης.
description: Neurodegenerative diseases and ageing are in the centre interest of medical research provided that it is forecasted that by the next generations, the percentage of old citizens will be doubled, and, at the same time will be increased the percentage suffering from neurodegenerative diseases. From modern studies it has been proved that ageing, and many multifactor and degenerative disorders are owed in the disturbance of splicing. One of the factors considered that it can influence on the predisposition of individuals in neurodegenerative diseases is the existence of concrete single nucleotide polymorphisms (SNPs) in sites that check the splicing.Single nucleotide polymorphisms of DNA constitute the most frequent type of genetic differentiation in the human genome, enumerating more than 90% of differentiations between the individuals and locating once every 1000-2000 nucleotides. Depending on its place, a polymorphism of genome could lead to differentiations in the structure and the expression of genes with consequences to the reaction toward pathogenic or therapeutic factors. Is therefore obvious the interest that has expressed the last years for the polymorphisms, that could be used as indicators of evaluation of sensitivity toward concrete pathological situations. While many studies are reported in the structure and the functionalism of disease-related genes, they are known minimum about the characterization of polymorphisms concerning splicing. The aim of the study was the evaluation of known polymorphisms and recognition of what can influence splicing in genes that are connected with neurodegenerative disease. From the studing genes, 17 lead to concrete forms of neurodegenerative disorders (monogenic), as well as 11 well characterized genes are connected with multifactor neurodegenerative disorders. The polymorphisms that were studied are a. synonymous SNPs in coding regions where present big probability of influence on splicing cis-elements and b. polymorphisms in splice-sites. Were recorded the splice-site SNPs that differentiate places that constitute important characteristic sites of splicing as the AG, GT and the part of polypyrimidine strand. Also they were located SNPs in CpG splice-sites that constitute likely objectives of methylation, because the cross-correlation of methylation with the process of splicing is supported by recent results of our laboratories that reveal the importance of mutations of methylated sequences in splicing.From the study it results that the coding regions of examining genes and its constitutive exons present maintenance (considerably lower presence of polymorphisms) concerning not coding regions and alternative exons, as long as it concerns transitions A/G, sites AG, C/T, GT and CpG. In acceptor splice- site presents more maintenance (bigger pressure, less polymorphisms) than in donor splice- site (transitions C/T in the part polypyrimidine strand and creation/elimination AG in the brand site) which shows the importance of maintenance in these elements. Also, the total CpG is considerably bigger in splice-sites than in exons, in alternative exons than constitutive exons and in donor splice-site than in acceptor splice-site. The maintenance in the CpG sites is bigger than in GT sites. All these data implies that the parts of polypyrimidine strand, the AG sites and the CpG sites in acceptor splice-site and at extension the methylation probably plays important role in splicing. In acceptor splice-site is observed bigger maintenance of CpG as well as AG than GT, which remains also in donor splice-site. Consequently, the AG are the most maintained splicing- related elements. With regard to the exonic splicing enhancers (ESEs), ESEs SR and SS, even if concrete limited polymorphisms cause appreciable change of engaging potential in the SR proteins and SS sites they can have effect in splicing.From the data it results that certain elements (mainly the AG, CpG and transitions C/T) in the splice-sites are more maintained and the polymorphisms in these places can influence the splicing, while in the coding regions exist also limited polymorphisms that can play important role in splicing in the 28 examining genes. Consequently, our study limits the number of polymorphic sites-objects for experimental evaluation for the investigation of predisposition in neurodegenerative diseases and parallel confirms the importance of methylation in alternative splicing and the role of substances that could influence on the mechanism of methylation.