Investigação dos genes MT-CO na demência frontotemporal

Abstract

A demência frontotemporal é uma doença neurodegenerativa associada a atrofia dos lobos frontal e temporal. É a segunda demência de início precoce mais comum, caracterizando-se pela alteração comportamental progressiva e disfunção executiva e/ou dificuldades na linguagem. É muito heterogénea relativamente às suas características clínicas, patológicas e genéticas. O genoma mitocondrial (mtDNA) humano codifica componentes chave da cadeia respiratória mitocondrial e apresenta características próprias, distintas do genoma nuclear. A neurodegenerescência e os processos que a ligam à mitocôndria envolvem diversos tipos de mecanismos e têm-se proposto várias hipóteses para explicar a influência da mitocôndria nas diversas doenças neurodegenerativas. Quando existem mutações no mtDNA, a função energética comprometida é um defeito bioquímico comum nestas doenças, sendo também muitas vezes mencionada a alteração na produção e regulação de espécies reativas de oxigénio (ROS). De facto, a sobrevivência dos neurónios depende da função mitocondrial e do fornecimento de oxigénio, uma vez que o ATP é produzido pela OXPHOS. Este facto é da maior importância, pois são necessários níveis bastante elevados de ATP para manter as funções neuronais normais. Assim, os defeitos bioenergéticos resultantes de mutações no mtDNA parecem relacionar-se com estas doenças, nomeadamente na doença de Alzheimer (DA). Para além de vários estudos que comprovam a relevância mitocondrial em diversos processos neurodegenerativos, também na DFT têm surgido evidências da importância da mitocôndria e do seu DNA, tendo sido encontradas variações na sequência do mtDNA. No entanto, o número de estudos é ainda reduzido, tendo sido ainda estudadas poucos genes, surgindo deste modo uma necessidade de aprofundar a investigação da relação do mtDNA com esta doença. Assim, o objetivo deste estudo foi proceder à sequenciação dos três genes MT-CO codificados pelo mtDNA em 70 doentes de DFT, recorrendo à sequenciação automática. No total, foram encontradas 55 variações de sequência, com uma maioria correspondendo a polimorfismos, uma pequena parte (9) a mutações somáticas no mtDNA, previamente identificadas em determinadas linhas celulares, ou substituições publicadas em diversas doenças e uma nova alteração. Do número total de variações de sequência detetadas (em um ou mais doentes), 7 conduziam à alteração de aminoácido na sequência da proteína, para as quais se realizou uma análise in silico. Foram encontradas alterações em 80% dos doentes estudados, tendo-se detetado uma alteração nova (m.7300T>C), não existente nas bases de dados. Observou-se, de um modo geral, um maior número de alterações na subunidade 1, de maiores dimensões, em comparação com as subunidades 2 e 3. A grande parte das alterações identificadas no presente estudo são polimorfismos. No entanto, não se pode excluir a possibilidade de estarem envolvidos na etiopatogenia da DFT, juntamente com outros fatores não analisados. São necessários estudos adicionais, para entender melhor o papel do mtDNA nesta doença.

Frontotemporal dementia is a neurodegenerative disorder associated with atrophy of frontal and temporal lobes. It is the second most common early-onset dementia, characterized by progressive behavioral changes and executive dysfunction and/ or language difficulties. With regard to the clinic, pathological and genetic characteristics, it is considered to be quite heterogeneous. The mitochondrial genome (mtDNA) encodes key components of human mitochondrial respiratory chain and has particular characteristics, distinct from the nuclear genome. The neurodegeneration and the neurodegenerative processes related to mitochondria involve various types of mechanisms and there have been proposed several hypotheses on how mitochondria may play a role in several neurodegenerative diseases. When there are mtDNA mutations, they compromise energetic function, which still is a very common biochemical defect in these pathologies, but production and regulation of reactive oxygen species is often referred. Indeed, neurons survival depend on mitochondrial function and oxygen supply, as the ATP is produced by OXPHOS. This fact is of utmost importance, since very high levels of ATP are required to maintain the normal neuronal function. Thus, defects resulting from bioenergetic mtDNA mutations seem to be related to these diseases, including in Alzheimer's disease (AD). Besides several studies that demonstrate the mitochondrial relevance in different neurodegenerative diseases, also in DFT it is evident the importance of mitochondria and its DNA, and sequence mtDNA variations were reported. However, the number of studies is still limited, and a small number of genes have been studied, stressing out the need to further investigate the relationship of mtDNA with this disease. The objective of this study was to carry out the sequencing of the mtDNA encoded MT-CO genes in 70 patients with FTD, using automated sequencing. A total of 55 sequence variations were found, the majority corresponding to polymorphisms, a small portion (9) to mtDNA somatic mutations previously identified in particular cell lines, substitutions reported in specific diseases and one novel xvi alteration. From the total number of variations identified (detected in one or more patients), 7 induce alteration in the amino acid sequence of the protein, for the which an in silico analysis was performed. Alterations were found in 80% of the patients and it was detected a novel variation, not yet described in databases, m.7300T>C. In general, there were more alterations in the subunit 1, which is larger, in comparison with the subunits 2 and 3. The majority of the alterations found in this study are polymorphisms. This fact does not allow to exclude the possibility of being involved in FTD pathogenesis of the DFT, with other factos not analysed. Further studies are necessary to better understand the role of mtDNA in this disease.