Expresión de genes asociados a discapacidad mental en cerebros de pacientes con síndrome de Down

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Autores

Meliza Santiago Ospina Alejandra Rodríguez Julio Cesar Montoya Adalberto Sánchez José María Satizábal Felipe García Vallejo

Resumen

El síndrome de Down (SD), es un desorden genético generalmente causado por la presencia de una copia extra del cromosoma 21 que afecta  1/700 nacidos vivos. Su cuadro clínico incluye discapacidad cognitiva, y rasgos físicos estereotípicos entre otros, además de presentar un riesgo incrementado de padecer otras patologías incluyendo cardiopatías y diabetes entre otras. Se realizó  un análisis computacional de la expresión diferencial de 72 genes asociados con discapacidad mental en el cerebro de personas con SD. Aplicando el programa Cytoscape 3.2, se construyó una red de interacción proteína-proteína con los 72 genes seleccionados, haciendo uso también de la base de datos BioGRID; además del mismo programa extrajeron los procesos biológicos cuyo valor de p-value fue altamente significante. También se obtuvieron los valores de intensidad de expresión de genes de una micromatriz depositada en la base de datos “Gene Expression Omnibus”, en la que se utilizó tejido cerebral postmortem. Finalmente dichos datos se utilizaron para la construcción de dos heatmaps  (grupo control y pacientes con SD). Se encontró sobre-expresión de los genes ARK3, BSCL2, HCN1 y DNACJ6 en los pacientes con SD, mientras que el gen GJA1 mostró subexpresión en dichos pacientes. Uno de los genes con mayor número de interacciones físicas fue V-CAM1 el cual ha sido relacionado previamente con el SD. Finalmente los procesos biológicos destacados de la red confirmaron la relación de los genes como biomarcadores funcionales para el monitoreo del SD, además de realizar estudios posteriores para aclarar aún mejor dicha asociación.

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Referencias

1. Jin S, Lee YK, Lim YC, Zheng Z, Lin XM, Ng DP et al. Global DNA Hypermethylation in Down Syndrome Placenta. PLoS genetics, 2013; 9(6): e1003515.
2. Galletti P, De Bonis ML, Sorrentino A, Raimo M, D’Angelo S, Scala I et al. Accumulation of altered aspartyl residues in erythrocyte proteins from patients with Down syndrome. FEBS Journal, 2007; 274: 5263-5277.
3. Loudin MG, Wang J, Leung H, Gurusiddappa S, Meyer J, Condos G et al. Genomic profiling in Down syndrome acute lymphoblastic leukemia identifies histone gene deletions associated with altered methylation profiles. Leukemia, 2011; 25(10): 1555-1563.
4. Horvath S, Garagnani P, Bacalini MG, Pirazzini C, Salvioli S, Gentilini D et al. Accelerated epigenetic aging in Down syndrome. Aging Cell, 2015; 14: 491-495.
5. Silva CRS, Biselli-Périco JM, Zampieri BL, et al. Differential Expression of Inflammation-Related Genes in Children with Down Syndrome. Mediators of Inflammation, 2016; 2016: 6985903.
6. Chung IH, Lee SH, Lee KW, Park SH, Cha KY, Kim NS, Yoo HS, Kim YS, Lee S. Gene Expression Analysis of Cultured Amniotic Fluid Cell with Down Syndrome by DNA Microarray. J Korean Med Sci, 2005 Feb;20(1):82-87
7. Olmos-Serrano JL, Kang HJ, Tyler WA, Silbereis JC, Cheng F, Zhu Y et al. Down syndrome developmental brain transcriptome reveals defective oligodendrocyte differentiation and myelination. Neuron, 2016; 89(6): 1208-1222.
8. Shannon P, Markiel A, Ozier O, Baliga NS, Wang JT, Ramage D, et al. Cytoscape: A software environment for integrated models of biomolecular interaction networks. Genome Res. 2003; 13(11): pp. 2498-2504.
9. Hole M, Winter MP, Wagner O, Exner M, Schillinger M, Arnold Z et al. The impact of selectins on mortality in stable carotid atherosclerosis. Thromb Haemost, 2015; 114(3): 632-638.
10. Fernández E, García C, De la Espriella R, Dueñas CR, Manzur F. Biomarcadores cardíacos: presente y futuro. Rev Colomb Cardiol, 2012; 19(6): 300-2011.
11. Hwang SJ, Ballantyne CM, Sharrett R, Smith LC, Davis CE, Gotto AM et al. Circulating adhesion molecules VCAM-1, ICAM-1 and E-selectin carotid atherosclerosis and incident coronary heart disease cases. Circulation, 1997; 96: 4219-4225.
12. Xia Q, Bai QR, Dong M, Sun X, Zhang H, Cui J et al. Interaction between gastric carcinoma cells and neural cells promotes perineural invasion by a pathway involving VCAM1. Dig Dis Sci, 2015; 60(11): 3283-3292.
13. Ezra DG, Ellis JS, Beaconsfield M, Collin Richard, Bailly M. Changes in fibroblast mechanostat set point and mechanosensitivity: an adaptative response to mechanical stress in Floppy eyelid syndrome. IOVS, 2010; 51(8): 3853-3863.
14. Sasaki S, Shionoya A, Ishida M, Gambello MJ, Yingling J, Wynshaw-Boris A et al. LIS1/NUDEL/cytoplasmic dynein heavy chain complex in the developing and adult nervous system. Neuron, 2000; 28: 681-696.
15. Poirier K, Lebrun N, Broix L, Tian G, Saillour Y, Boscheron C et al. Mutations in TUBG1, DYNC1H1, KIF5C and KIF2A cause malformations of cortical development and microcephaly. Nature Genet, 2013; 45: 639-647.
16. Vissers LELM, de Ligt J, Gilissen C, Janssen I, Steehouwer M, de Vries P et al. A de novo paradigm for mental retardation. Nature Genet, 2010 ; 42: 1109-1112.
17. Yang T, Lin XN, Li XG, Li M, Gao PZ. DNAJC6 promotes hepatocellular carcinoma progression through induction of epithelial-mesenchymal transition. Biochem Biophys Res Commun, 2014; 455(3-4): 298-304.
18. Iqbal Z, Vandeweyer G, van der Voet M, Waryah AM, Zahoor MY, Besseling JA et al. Homozygous and heterozygous disruptions of ANK3: at the crossroads of neurodevelopmental and psychiatric disorders. Hum. Molec. Genet, 2013; 22: 1960-1970.
19. Cui X, Wang Y, Tang Y, Liu Y, Zhao L, Deng J et al. Seipin ablation in mice results in severe generalized lipodystrophy. Hum. Molec. Genet, 2011; 20: 3022-3030.
20. Santoro B, Liu DT, Yao H, Bartsch D, Kandel ER, Siegelbaum SA et al. Identification of a gene encoding a hyperpolarization-activated pacemaker channel of brain. Cell, 1998; 93: 717-729.
21. Mesirca P, Alig J, Torrente AG, Müller JC, Marger L, Rollin A et al. Cardiac arrhythmia induced by genetic silencing of “funny” (f) channels is rescued by GIRK4 inactivation. Nature communications, 2014; 5(4664): 1-15.
22. Hattori K, Nakamura J, Hisatomi Y, Matsumoto S, Susuki M, Harvey RP et al. Arrhythmia induced by spatiotemporal overexpression of calreticulin in the heart. Mol Genet Metab, 2007; 91(3): 285-293.
23. Vreeburg M, de Zwart-Storm EA, Schouten MI, Nellen RGL, Marcus-Soekarman D, Devies M et al. Skin changes in oculo-dento-digital dysplasia are correlated with C-terminal truncations of connexin 43. Am. J. Med. Genet, 2007; 143A: 360-363.
24. Oviedo-orta E, Hoy T, Evans WH. Intercellular communication in the immune system: differential expression of connexin40 and 43, and perturbation of gap junction channel functions in peripheral blood and tonsil human lymphocyte subpopulations. Immunology, 2000; 99(4):578-590.
25. Ram G, Chinen J. Infections and immunodeficiency in Down syndrome. Clinical and Experimental Immunology, 2011; 164(1):9-16.
26. Rivero M, Cabrera R, García A, de León NEl. Hipotiroidismo primario en pacientes con síndrome de Down. Rev Cubana Pediatr, 2012; 84(2): 146-154.
27. Chen MH, Chen SJ, Su, LY, Yang W. Thyroid dysfunction in patients with Down syndrome. Acta Paediatr Taiwan, 2007; 48(4): 191-195.
28. Park J, Chung KC. New perspectives of Dyrk1A role in neurogenesis and neuropathologic features of Down Syndrome. Experimental Neurobiology, 2013; 22(4): 244- 248.
29. Guidi S, Ciani E, Bonasoni P, Santini D, Bartesaghi R. Widespread proliferation impairment and hypocellularity in the cerebellum of fetuses with Down Syndrome. Brain Pathology, 2011; 21: 361-373.
30. Hewitt CA, Ling KH, Merson TD, Simpson KM, Ritchie ME et al. Gene network disruptions and neurogenesis defects in the adult Ts1Cje mouse model of Down syndrome. PLoS ONE, 2010; 5(7): e11561.

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