Estudio de la inestabilidad de repeticiones de trinucleótidos asociadas a enfermedades genéticas humanas

Resumen

La expansión de repeticiones de trinucleótidos es la base molecular de algunas enfermedades genéticas hereditarias, como la distrofia miotónica tipo 1 (DM1) y el síndrome del X frágil (FXS). Los alelos expandidos asociados a enfermedades son inestables tanto en la línea somática como en la germinal, con una clara tendencia hacia las expansiones. La tasa de expansiones está directamente relacionada con el tamaño del alelo expandido y con la edad del individuo. Muchos factores genéticos pueden afectar a la inestabilidad de repeticiones de trinucleótidos, pero también factores ambientales podrían modular esta inestabilidad. Para investigar el efecto de factores ambientales en la inestabilidad de repeticiones de trinucleótidos, estudiamos: - El efecto de la MMC en la inestabilidad de las secuencias (CTG)n y (CGG)n endógenas, asociadas a la DM1 y al FXS, respectivamente, en líneas celulares deficientes y no deficientes en el sistema de reparación de falsos apareamientos (MMR), con un número normal de repeticiones. - El efecto de la MMC en la inestabilidad de las repeticiones (CTG)n en alelos normales y patogénicos en líneas celulares linfoblastoides derivadas de pacientes DM1 a lo largo del tiempo. Vimos que la MMC induce inestabilidad en secuencias cortas de repeticiones de trinucleótidos en la línea celular SW480, por un mecanismo en trans independiente de MMR, y en la línea HCT116, en menor grado, por un mecanismo dependiente de la deficiencia en hMLH1. También vimos que la MMC promueve la inestabilidad en secuencias cortas de líneas celulares linfoblastoides derivadas de pacientes, y que acelera el proceso de expansión de las repeticiones CTG en alelos patogénicos. Esta tesis es la primera demostración de inducción por mutágenos de inestabilidad de repeticiones de trinucleótidos asociadas a enfermedades genéticas humanas. Trinucleotide repeat expansion is the molecular basis of several genetic diseases, including myotonic dystrophy type 1 (DM1) and the fragile X syndrome (FXS). The disease-associated expanded alleles are unstable both in somatic and germ cell lineages, with a high tendency towards expansion. The rate of expansion is directly related to the size of the pathogenic allele, increasing the size heterogeneity with age. Genetic factors modulate the trinucleotide repeat instability. In this thesis we hypothesize that environmental factors could also modulate this instability. To investigate the effect of environmental factors in the trinucleotide repeats instability, we study: - The mytomycin C (MMC) effect in (CTG)n and (CGG)n instability, associated to DM1 and FXS, respectively, in mismatch repair (MMR) proficient and deficient cell lines, with normal trinucleotide repeat length. - The MMC effect in the (CTG)n repeats in normal and pathogenic alleles in lymphoblastoid cell lines from DM1 patients over time. We found that MMC induced instability in short trinucleotide repeats. We observed two mechanisms of MMC-induced trinucleotide repeats instability: a major trans-acting mechanism independent of MMR and a minor mechanism dependent on MLH1 deficiency. Our results also indicated that MMC modulates the dynamics of DM1 associated CTG repeats in lymphoblastoid cell lines, enhancing the expansion bias of long-pathogenic repeats and promoting the expansion of normal length repeats. This thesis is the first demonstration of mutagen-induced instability of trinucleotide repeats associated to human disese.