Avaliação genética e epigenética de genes de reparo de DNA em pacientes com rearranjos cromossômicos complexos
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Data
2024-12-09
Autores
Oliveira, Juliana Valério de 
Orientadores
Melaragno, Maria Isabel
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
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Resumo
Os rearranjos cromossômicos resultam de uma reconstituição anormal de cromossomos que sofreram quebras no DNA. Esses rearranjos podem ser complexos quando envolvem múltiplas quebras e reorganização cromossômica, podendo incluir deleções, inversões, duplicações, translocações, entre outras alterações estruturais dos cromossomos. Vários mecanismos de formação de rearranjos complexos já foram descritos, como recombinação homóloga não alélica (NAHR), junção de extremidades não homólogas (NHEJ), entre outros, mas pouco se sabe sobre a influência de mecanismos epigenéticos. A epigenética é caracterizada por alterações moleculares herdáveis que regulam a expressão gênica sem alterar a sequência do DNA. Um dos mecanismos epigenéticos mais importantes é a metilação do DNA, que é responsável por regular diretamente a maioria dos genes em todo o genoma. Esse mecanismo pode influenciar processos biológicos por meio da regulação do estado de metilação das ilhas CpGs que estão presentes na região reguladora de diversos genes. A hipótese deste projeto é que pacientes com rearranjos cromossômicos germinativos complexos podem apresentar alterações no DNA ou alterações epigenéticas nas regiões promotoras em genes relacionados ao reparo de DNA. Para investigar essas hipóteses, avaliamos a presença de variantes de nucleotídeo único (SNVs) e de variantes de número de cópias (CNVs) em genes de reparo estudados e também comparamos a metilação das ilhas CpG nas regiões promotoras desses genes entre os pacientes e um grupo controle saudável. Os pacientes selecionados já possuíam, pelo menos parcialmente, a caracterização de seus rearranjos cromossômicos complexos. A partir de amostras de sangue periférico, utilizamos a técnica de Long-Read Sequencing (LRS) da plataforma PacBio para gerar um vasto conjunto de dados, que foram analisados por meio de ferramentas de bioinformática. Os resultados indicam que, em comparação com o grupo controle saudável, os pacientes apresentam hipermetilação nas regiões promotoras de alguns genes de reparo de DNA, embora nem todos os genes analisados apresentem alterações em todos os pacientes. Esses dados sugerem que pode haver uma associação entre o aumento da metilação da região promotora de genes de reparo de quebra de fita dupla e rearranjos cromossômicos complexos.
Chromosomal rearrangements result from the abnormal reconstitution of chromosomes that have undergone DNA breaks. These rearrangements can be complex when they involve multiple breaks and chromosomal reorganization, potentially including deletions, inversions, duplications, translocations, and other structural chromosomal alterations. Several mechanisms for the formation of complex rearrangements have been described, such as non-allelic homologous recombination (NAHR), non-homologous end joining (NHEJ), among others, but little is known about the influence of epigenetic mechanisms. Epigenetics is characterized by heritable molecular changes that regulate gene expression without altering the DNA sequence. One of the most important epigenetic mechanisms is DNA methylation, which directly regulates the majority of genes across the genome. This mechanism can influence biological processes by regulating the methylation status of CpG islands present in the regulatory regions of various genes. The hypothesis of this project is that patients with complex germline chromosomal rearrangements may present DNA alterations or epigenetic changes in the promoter regions of genes related to DNA repair. To investigate these hypotheses, we evaluated the presence of single nucleotide variants (SNVs) and copy number variations (CNVs) in the DNA repair genes studied and also compared the methylation of CpG islands in the promoter regions of these genes between the patients and a healthy control group. The selected patients already had, at least partially, the characterization of their complex chromosomal rearrangements. From peripheral blood samples, we utilized the Long-Read Sequencing (LRS) technique on the PacBio platform to generate a vast dataset, which was analyzed using bioinformatics tools. The results indicate that, compared to the healthy control group, patients exhibit hypermethylation in the promoter regions of some DNA repair genes, although not all analyzed genes show alterations in all patients. These data suggest a potential association between increased methylation in the promoter regions of double-strand break repair genes and complex chromosomal rearrangements.
Chromosomal rearrangements result from the abnormal reconstitution of chromosomes that have undergone DNA breaks. These rearrangements can be complex when they involve multiple breaks and chromosomal reorganization, potentially including deletions, inversions, duplications, translocations, and other structural chromosomal alterations. Several mechanisms for the formation of complex rearrangements have been described, such as non-allelic homologous recombination (NAHR), non-homologous end joining (NHEJ), among others, but little is known about the influence of epigenetic mechanisms. Epigenetics is characterized by heritable molecular changes that regulate gene expression without altering the DNA sequence. One of the most important epigenetic mechanisms is DNA methylation, which directly regulates the majority of genes across the genome. This mechanism can influence biological processes by regulating the methylation status of CpG islands present in the regulatory regions of various genes. The hypothesis of this project is that patients with complex germline chromosomal rearrangements may present DNA alterations or epigenetic changes in the promoter regions of genes related to DNA repair. To investigate these hypotheses, we evaluated the presence of single nucleotide variants (SNVs) and copy number variations (CNVs) in the DNA repair genes studied and also compared the methylation of CpG islands in the promoter regions of these genes between the patients and a healthy control group. The selected patients already had, at least partially, the characterization of their complex chromosomal rearrangements. From peripheral blood samples, we utilized the Long-Read Sequencing (LRS) technique on the PacBio platform to generate a vast dataset, which was analyzed using bioinformatics tools. The results indicate that, compared to the healthy control group, patients exhibit hypermethylation in the promoter regions of some DNA repair genes, although not all analyzed genes show alterations in all patients. These data suggest a potential association between increased methylation in the promoter regions of double-strand break repair genes and complex chromosomal rearrangements.
Descrição
Citação
OLIVEIRA, Juliana Valério. Avaliação genética e epigenética de genes de reparo de DNA em pacientes com rearranjos cromossômicos complexos. 2024. 70 f. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Biomedicina) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). São Paulo, 2024.