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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.5.2016.tde-12012016-093415
Document
Author
Full name
Rosana Barbosa Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Costa, Elaine Maria Frade (President)
Kochi, Cristiane
Bezerra, Milena Gurgel Teles
Elias, Lucila Leico Kagohara
Jorge, Alexander Augusto de Lima
Title in Portuguese
Distúrbio do desenvolvimento sexual 46,XX testicular SRY negativo sindrômico devido à mutação missense no gene RSPO1: estudo clínico, molecular e histológico de grande família consanguínea brasileira
Keywords in Portuguese
Beta catenina
Ceratodermia palmar e plantar
Expressão gênica
Fatores de transcrição SOX9
Genética
Imunohistoquímica
Modelos moleculares
Processos de determinação sexual
Transtornos testiculares 46 XX do desenvolvimento sexual
Via de sinalização Wnt
Abstract in Portuguese
Nos mamíferos, a determinação sexual é governada pelo equilíbrio entre duas vias de sinalização paralelas e antagônicas: a via masculina SOX9/FGF9 e a via feminina RSPO1/beta-catenina/WNT4. A R-spondina 1 é uma importante reguladora do processo de diferenciação ovariana e atua modulando a via de sinalização Wnt canônica (Wnt/beta-catenina). Em humanos, mutações em RSPO1 causam uma rara síndrome genética autossômica recessiva caracterizada por Distúrbios do Desenvolvimento Sexual (DDS) 46,XX Testicular ou Ovotesticular, hiperceratose palmoplantar (HPP) e predisposição para o desenvolvimento de carcinoma de células escamosas (MIM 610644). Identificamos um paciente brasileiro, proveniente de uma grande família consanguínea, que apresentava a associação de HPP e DDS 46,XX Testicular SRY negativo. A avaliação da região codificadora do gene RSPO1 identificou a nova variante alélica c.305G>A (p.Cys102Tyr). O estudo de segregação realizado em 67 familiares demonstrou que a variante c.305G>A segrega em perfeita concordância com o fenótipo de HPP, exibindo um padrão de herança autossômico recessivo. Na família foram identificados 10 indivíduos afetados pelo fenótipo de HPP. As avaliações clínica e hormonal e os estudos molecular e citogenético nesses indivíduos resultou na caracterização de: (a) quatro indivíduos do sexo masculino 46,XX e/ou SRY negativo, com ambiguidade genital e perfil hormonal alterado; (b) cinco indivíduos do sexo masculino 46,XY e/ou SRY positivo, sem ambiguidade genital, com perfil hormonal normal e (c) uma mulher 46,XX, fértil. Experimentos de transfecção transitória in vitro demostraram que a proteína mutante tem menor capacidade de transativação do plasmídio reporter da via Wnt. As simulações de dinâmica molecular constataram que a troca p.Cys102Tyr aumenta a flexibilidade do backbone da R-spondina-1, diminuindo a energia de ligação da proteína ao complexo de receptores, LGR5 e RNF43. Em conjunto, nossos achados demonstram que a variante c.305G > A é patogênica, sendo responsável pela síndrome genética diagnosticada na família brasileira. As análises de expressão gênica e os estudos de imuno-histoquímica, por sua vez, detectaram um aumento da expressão do gene SOX9 e maior imonorreatividade para a proteína Sox9 no tecido testicular do caso índice. Esses resultados sugerem que o processo de reversão sexual nos indivíduos XX ocorra por uma hiperexpressão de SOX9 secundária à menor ativação da via Wnt/beta-catenina na gônada durante a embriogênese. No presente estudo também relatamos o primeiro caso de indivíduo de cariótipo 46,XX portador de mutação em homozigose no gene RSPO1 que não desenvolveu DDS. A variabilidade do fenótipo sexual não está associada com alterações no número de cópias dos genes WNT4 ou do SOX9 e região cis-regulatória. No entanto, a avaliação do exoma da família encontrou uma associação entre o polimorfismo do receptor LGR5 rs17109924 e a atenuação do fenótipo de DDS. Todavia, serão necessários estudos funcionais para esclarecer o impacto biológico da interação das variantes RSPO1 p.Cys102Tyr e LGR5 rs171099
Title in English
SRY-negative syndromic 46,XX testicular disorder of sex development due to missense homozygous RSPO1 mutation: clinical, molecular and histological study of a large consanguineous Brazilian family
Keywords in English
46 XX testicular disorders of sex development
Beta catenin
Gene expression
Genetics
Keratoderma palmoplantar
Models molecular
Sex determination processes
SOX9 transcription factor, Immunohistochemistry
Wnt signaling pathway
Abstract in English
In mammals, sex determination is governed by the balance between two parallel and antagonic signaling pathways: the male SOX9/FGF9 and the female, RSPO1/beta-catenin/WNT4 pathways. R-spondin 1 regulates the ovarian differentiation process by its modulating action through the canonic Wnt pathway (Wnt/beta-catenin). In humans, patogenic mutations in RSPO1 cause a rare, autosomic recessive syndrome characterized by 46,XX Testicular or Ovotesticular disorders of sexual development (DSD), palmoplantar keratosis (PPK) and predisposition to squamous cell carcinoma (MIM 610644). We identified and studied a SRY-negative 46,XX DSD patient with PPK from a large, consaguineous, brazillian family. Through a "candidate gene" approach we identified in the proband a new allelic variant in the coding region of RSPO1, c.305G > A. This variant presented full concordance with the PPK phenotype by segregation analyses in 10 of 67 members of this family. Clinical, hormonal, cytogenetic and molecular genetic studies characterized three patterns in individuals with this variant: (a) four 46,XX and/or SRY-negative males with ambiguous genitalia and altered hormonal profile; (b) five 46,XY and/or SRY-positive males without ambiguous genitalia with normal hormonal profile; (c) one 46,XX fertile woman. In vitro experiments demonstrated that transient transfection of the mutant protein resulted in lower transactivation of the Wnt pathway-reporter plasmid. Moreover, molecular dinamic studies showed that p.Cys102Tyr increased the R-spondin-1 backbone flexibility, thus decreasing the interaction between this protein and its receptors, LGR5 and RNF43. Thus, both in vitro and in silico analysis demonstrate the pathogenicity of the RSPO1 variant c.305G > A. In addition, in the index case, a higher expression of SOX9, corroborated by a reactive immunohistochemistry in testicular tissue, suggested that the process of sexual reversal in the XX individual is driven by a higher SOX9 expression possibly due to a lower Wnt/beta-catenin signaling pathway activation during embriogenesis. In this study, we also reported the first 46,XX individual with RSPO1 mutation without DSD, in which no copy number abnormality was detected in WNT4, SOX9 and its cisregulatory regions. Whole exome sequencing of the affected individuals revealed, in turn, that the LGR5 rs17109924 polymorphism associates with a protacted DSD phenotype in the fertile woman with normal hormonal profile. Despite this evidence, future studies are nedded to address causality and biological impact between RSPO1 p.Cys102Tyr and LGR5 rs17109924 variants
 
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Publishing Date
2016-01-12
 
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