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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.41.2016.tde-18012016-155440
Document
Author
Full name
Melinda Santos Beccari
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Zatz, Mayana (President)
Lima, Fabio Mitsuo
Soares Netto, Luis Eduardo
Title in Portuguese
A VAPB e a Esclerose Lateral Amiotrófica
Keywords in Portuguese
Esclerose Lateral Amiotrofica
LC-MS/MS
PCR em tempo real
VAPB
Abstract in Portuguese
A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença crônica, progressiva e neurodegenerativa causada pela morte dos neurônios motores. O diagnóstico destes pacientes pode levar até 12 meses para acontecer, sendo que estes vão à óbito entre 3-5 anos do início dos sintomas. Há, porém, grande variabilidade de quadro clínico, com alguns pacientes falecendo com menos de 1 ano do início dos primeiros sinais, e outros que sobrevivem por décadas. A identificação da ELA8, causada por uma mutação missense no gene VAPB (c.C166T, p.P56S), tem contribuído significativamente com o conhecimento dos mecanismos moleculares por trás da ELA. A literatura recente tem evidenciado que a diminuição dos níveis de VAPB está presente em modelos celulares e murinos da doença, e também em amostras de pacientes, sugerindo que esta proteína teria papel central na doença e uma contribuição significativa para a morte dos neurônios motores. O presente trabalho buscou três objetivos principais: (1) o diagnóstico molecular através de um painel de sequenciamento de nova geração que inclui os genes SOD1, FUS, TARDBP, SETX, SPG11, FIG4 e VAPB; (2) a avaliação dos níveis de RNAm de VAPA, VAPB e EPHA4 em pacientes de ELA8, controles familiares e outros pacientes de ELA, com o intuito de investigar possíveis papéis destes genes na doença; e por fim, (3) o desenvolvimento de um ensaio quantitativo para as proteínas VAPA, VAPB e VAPC baseado em cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas em tandem (LC-MS/MS), para a posterior avaliação de VAPB como possível biomarcador em ELA, e de suas isoformas VAPA e VAPC como modificadores da doença. Para a análise genômica, foram avaliados 67 pacientes, sendo que 31 (ou 46%) apresentaram a mutação c.C166T em VAPB; 4 pacientes (6%) em SOD1, sendo que um destes apresentou uma mutação também em FIG4; 1 paciente (1.5%) foi identificado uma mutação patogênica em FUS; outro, duas mutações deletérias em trans em SPG11. Os níveis de RNAm de VAPB, VAPA e EPHA4 não são estatisticamente distintos entre pacientes e controles; porém, os níveis de EPHA4 estavam significativamente elevados em dois pacientes de início bulbar da doença. Para o desenvolvimento do método quantitativo por LC-MS/MS, foram escolhidos 8 peptídeos inequívocos para análise, estabelecidos dos parâmetros de corrida, e desenvolvidos dois padrões internos (linhagens SILAC e VAPB recombinante) para a quantificação. Esta ferramenta desenvolvida poderá auxiliar não apenas os estudos moleculares que envolvem os mecanismos por trás ELA8, responsável por uma elevada taxa dos casos familiais brasileiros, mas também poderá determinar o potencial de VAPB como biomarcador para Esclerose Lateral Amiotrófica
Title in English
VAPB and Amyotrophic Lateral Sclerosis
Keywords in English
Amyotrophic Lateral Sclerosis
LC-MS/MS
Real-time PCR
VAPB
Abstract in English
Amyotrophic Lateral Sclerosis is a chronic, progressive neurodegenerative disorder caused by the death of motor neurons. Diagnosis can take up to 12 months, with no molecular marker to expedite this process. In this scenario, patients die within 3 to 5 years of symptom onset, although a large clinical variability is seen, with severe patients dying less than one year after onset, and others surviving for decades. The identification of ALS8, caused by a missense mutation in the VAPB gene (c.C166T; p.P56S), has contributed significantly to the knowledge of molecular mechanisms behind ALS. Recent literature has evidenced that the decrease of VAPB levels is present in cellular and murine models, and also in patient samples, suggesting a central role in motor neuron death in ALS. The present work sought three main objectives: (1) a molecular diagnosis through a NGS sequencing panel including the SOD1, FUS, TARDBP, SETX, SPG11, FIG4 and VAPB genes; (2) analyze the expression levels of VAPA, VAPB and EPHA4 in patients, family controls and other forms of ALS, in order to investigate their possible roles in ALS8; and (3) the development of a targeted quantitative mass spectrometry based assay, gold standard in protein quantification due to its precision and sensitivity, for the VAPA, VAPB and VAPC proteins, seeking the analysis of VAPB as a potential biomarker in ALS and of its isoform's potential roles as modifiers in the disease. The genomic analyses revealed that out of 67 patients, 31 presented the ALS8 mutation in VAPB, 4 patients (6%) presented a mutation in SOD1, with one patient carrying a second mutation in FIG4; 1 (1.5%) patient was identified with a pathogenic mutation in FUS; and another presented two pathogenic mutations in trans in the SPG11 gene. Thus, we were able to diagnose over half of the patients included in this study with a panel of only 7 genes. VAPB, VAPA and EPHA4 mRNA levels are not statistically different between patients and controls; however, EPHA4 was shown to be highly elevated in two bulbar-onset non-ALS8 patients. For the development of the LC-MS/MS targeted assay, 8 surrogate peptides were chosen for analysis, run parameters were established, and two internal standards for quantification were developed (SILAC cell lines and recombinant VAPB). This tool will prove to be useful not only towards elucidating the molecular mechanisms behind ALS8, one of the most prevalent forms of familial ALS in Brazil, but also to determine VAPB's potential as a biomarker for ALS
 
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Melinda_Beccari.pdf (3.53 Mbytes)
Publishing Date
2016-02-01
 
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