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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.41.2020.tde-16122019-142458
Document
Author
Full name
Isabela Gerdes Gyuricza
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Carramaschi, Lygia da Veiga Pereira (President)
Laurindo, Francisco Rafael Martins
Perez, Ana Beatriz Alvarez
Rosenberg, Carla
Title in Portuguese
Análise do efeito do gene Hspg2 na variabilidade dos fenótipos esquelético e vascular da Sí­ndrome de Marfan
Keywords in Portuguese
Fundo genético
Genes modificadores
Hspg2
Síndrome de Marfan
Variabilidade fenotípica
Abstract in Portuguese
A Síndrome de Marfan (SMF) é uma doença que afeta o tecido conjuntivo, de caráter autossômico dominante. Acomete cerca de 1 em 5.000 indivíduos e é causada por mutações no gene FBN1, que codifica a proteína de matriz extracelular fibrilina-1. As principais manifestações clínicas incluem aneurismas e dissecções da aorta, e deformidades esqueléticas, como crescimento excessivo dos ossos longos e escoliose. Apesar de ter penetrância completa, a SMF apresenta uma grande variabilidade clínica, inclusive entre indivíduos com a mesma mutação, sugerindo a existência de genes modificadores do fenótipo. Recentemente nosso grupo identificou loci associados a variabilidade fenotípica esquelética e vascular em um modelo murino da SMF. Dentre os genes localizados em um dos loci associado ao fenótipo vascular, identificamos o gene Hspg2, que codifica a proteína perlecan. O perlecan é um proteoglicano heparano-sulfato associado ao controle da composição da matriz extracelular, regulação da proliferação de células vasculares e da cartilagem, e que interage fisicamente com a fibrilina-1 na formação das microfibrilas e fibras elásticas. Assim, neste trabalho testamos a hipótese de que Hspg2 pode atuar como gene modificador da SMF. Para isso, foi analisada a expressão de Hspg2 em camundongos SMF em diferentes fundos genéticos, avaliando a associação entre níveis de expressão do gene e gravidade dos fenótipos; foi realizado RNA-seq de coluna espinal de camundongos graves e leves com o intuito de analisar a expressão diferencial de outros possíveis genes modificadores, bem como as vias moleculares envolvidas na doença. Além disso, nós geramos um modelo de camundongo SMF haploinsuficiente para o gene Hspg2 como ferramenta para investigações futuras mais aprofundadas do papel deste gene na fisiopatologia da SMF. Nós observamos que animais considerados graves para o fenótipo esquelético e vascular expressam menores quantidades de Hspg2 e que esta expressão é correlacionada a expressão de Fbn1. Isto sugere que Hspg2 pode apresentar uma função protetora dos fenótipos esquelético e vascular e evidencia a importante relação entre Fbn1 e Hspg2 na manutenção destes tecidos. A função de Hspg2 na modulação dos fenótipos da SMF poderá ser mais bem estudada no novo modelo de camundongo gerado neste trabalho, o que aumentará o conhecimento sobre a fisiopatologia da doença. Isso por sua vez, poderá levar ao desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para a SMF e outras doenças que envolvam os mesmos sistemas
Title in English
Analysis of the role of Hspg2 gene in the variability of skeletal and vascular phenotypes in Martan Syndrome
Keywords in English
Genetic background
Hspg2
Marfan Syndrome
Modifier genes
Phenotypic variability
Abstract in English
Marfan syndrome (MFS) is an autosomal dominant disease of the connective tissue which affects about 1 in 5,000 individuals, and is caused by mutations in FBN1 gene, which encodes the extracellular matrix protein fibrillin-1. The main clinical manifestations include aneurysms and aortic rupture and skeletal phenotypes, such as excessive growth of bones and scoliosis. Despite complete penetrance, MFS has a large clinical variability, even between individuals with the same mutation, indicating the existence of modifier genes. Recently, our group has identified loci associated with skeletal and vascular variability in a murine model of the syndrome. Among the genes within one of the loci associated with the vascular phenotype, we identified the Hspg2 gene that encodes perlecan protein. Perlecan is a proteoglycan heparan sulfate associated with the control of the composition of the extracellular matrix, proliferation of vascular and cartilage cells, and that physically interacts with fibrillin-1 during microfibril and elastic fibers assembly. Thus, in this project we tested the hypothesis that Hspg2 can play a role as a modifier gene of MFS. To this, we measured Hspg2 expression in MFS mice with different genetic backgrounds, evaluating the association between gene expression levels and severity of phenotypes; we obtained RNA-seq data from spinal column from mildly and severely affected mice to analyze the differential expression of other candidate modifier genes, as well as the molecular pathways involved in the disease. Besides that, we generate a SMF mouse model carrying a haploinsufficient mutation in Hspg2 gene as a tool for future investigations about the role of this gene in the SMF physiopathology. We found that animals severely affected for both skeletal and vascular phenotypes showed lower Hspg2 levels and that Hspg2 expression is positively correlated to Fbn1 expression. This suggests that Hspg2 gene can play a protective role in skeletal and vascular phenotypes and highlights the important relation between Fbn1 and Hspg2 in the maintenance of these tissues. The function of Hspg2 in the modulation of MFS phenotypes will be further studied in the new mouse model generated in this work, which will increase our knowledge about the physiopathology of the disease. This in turn may lead to the development of new therapeutic strategies for MFS and other diseases involving the same systems
 
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Publishing Date
2020-01-08
 
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