Erros inatos do metabolismo da frutose : análise genética de pacientes brasileiros com intolerância hereditária à frutose e deficiência de frutose-1,6-bifosfatase

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Pinheiro, Franciele Cabral
• Orientador(a): Schwartz, Ida Vanessa Doederlein
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Erros inatos do metabolismo da frutose; Frutose; Intolerância hereditária a frutose; Deficiência de frutose-1,6-bifosfatase; Doença associada ao metabolismo da frutose
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/212096

Introdução: A frutose é um monossacarídeo disponível de forma livre ou integrado à molécula de sacarose, sendo produzida endogenamente a partir do sorbitol pela sorbitol desidrogenase. O metabolismo desse açúcar é realizado por três enzimas: 1) a frutoquinase catalisa a primeira reação na rota, a fosforilação à frutose-1P; 2) a aldolase B (no fígado, intestino e rins) converte essa molécula em duas trioses (diidróxiacetona-P e gliceraldeído); 3) a frutose-1,6-bifosfatase hidrolisa a frutose-1,6-bifosfato em frutose-6P. São descritos três erros inatos, todos de herança autossômica recessiva, envolvendo o metabolismo da frutose: frutosúria essencial (FE), intolerância hereditária à frutose (IHF) e deficiência de frutose- 1,6-bifosfatase (DFB). A FE é assintomática. A IHF é causada por variantes patogênicas no gene ALDOB que resultam em uma aldolase B deficiente. A DFB é consequência de alterações patogênicas no gene FBP1. Atualmente, o principal método diagnóstico da IHF e da DFB é a análise dos genes ALDOB e FBP1, respectivamente. Ambas as doenças ocasionam hipoglicemia e são tratadas por uma dieta restrita em frutose, sendo que na DFB é indicado o consumo de amido de milho cru, para auxiliar na manutenção da normoglicemia. Objetivo principal: caracterizar o perfil genético de pacientes brasileiros com IHF e DFB. Objetivos específicos: I. Relacionar as recentes descobertas envolvendo o metabolismo da frutose e a influência dessas no desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas para IHF e doença hepática gordurosa não-alcoólica (DHGNA); II. Analisar a distribuição mundial das variantes patogênicas mais frequentes em ALDOB; III. Analisar a frequência de variantes patogênicas e/ou preditas como tal no gene ALDOB no gnomAD e estimar a prevalência de IHF a partir da frequência de heterozigotos para essas variantes; IV. Analisar o perfil genético de pacientes brasileiros com IHF relacionando as variantes patogênicas detectadas com a região geográfica do país; V. Desenvolver um algoritmo para o diagnóstico genético de pacientes brasileiros com IHF; VI. Identificar as variantes evolvidas com a patogênese de DFB em pacientes brasileiros; VII. Caracterizar por abordagens in silico variantes detectadas no gene FBP1; VIII. Realizar a análise funcional in vitro de variantes novas em FBP1 detectadas em pacientes brasileiros. Metodologia: O estudo foi realizado em etapas. Etapa 1: foi realizada uma revisão narrativa e sistemática acerca dos aspectos moleculares da IHF. Etapa 2: o perfil genético de pacientes brasileiros com suspeita clínica ou diagnóstico de IHF (n=22) foi determinado por sequenciamento massivo paralelo. A partir disso, foi desenvolvido um algoritmo para o diagnóstico genético de pacientes brasileiros com IHF. Etapa 3: análise genética de pacientes brasileiros com DFB (n=7) por sequenciamento massivo paralelo e/ou sequenciamento automatizado de Sanger. Variantes patogênicas detectadas em FBP1 foram caracterizadas por análises in silico. Etapa 4: análise funcional das variantes c.472C>T, c.958G>A e c.986T>C detectadas em FBP1. Resultados: Etapa 1: a revisão da literatura evidenciou que as variantes p.Ala150Pro, p.Ala175Asp e p.Asn120Lysfs*32 respondem por ~70% dos alelos patogênicos identificados em pacientes de diferentes etnias. Essas variantes apresentam padrões específicos de distribuição os quais dão indícios de suas prováveis origens. Além disso, foi realizada a análise da prevalência de IHF a partir da frequência de heterozigotos com variantes patogênicas descritos no gnomAD. Os resultados mostram que a prevalência estimada de IHF varia entre as populações, sendo a maior prevalência observada em europeus não finlandeses (1/26.817). Etapa 2: a análise de pacientes brasileiros evidenciou quatro variantes envolvidas na patogênese de IHF: c.178C>T (p.Arg60Ter), 13 c.360_363delCAAA (p.Asn120Lysfs), c.448G>C (p.Ala150Pro) e c.524C>A (p.Ala175Asp). Observa-se que o padrão de distribuição desses alelos varia de acordo com a região geográfica do país. Assim, a variante mais frequente em pacientes do Sul é a p.Ala150Pro, enquanto que em Minas Gerais é a p.Arg60Ter. A partir das análises realizadas foi desenvolvido um algoritmo para o diagnóstico molecular de IHF em pacientes brasileiros, de modo que a análise direcionada para a detecção dos alelos mais frequentes nessa população resulta em uma taxa de diagnóstico de ~100%. Etapa 3: as análises do gene FBP1 detectaram três variantes patogênicas em pacientes do Rio Grande do Sul (n=6): c.472C>T (p.Arg158Trp); c.958G>A (p.Gly320Arg) e c.986T>C (p.Leu329Pro). Sendo que os dois últimos alelos não haviam sido descritos na literatura até então. Análises in silico não evidenciaram alterações estruturais na proteína que indicassem a patogenicidade desses alelos. Além disso, a análise de uma paciente de Alagoas, filha de pais consanguíneos, evidenciou a presença da variante c.611_614delAAAA (p.Lys204Argfs*72) em homozigose. Análises computacionais mostraram que a perda de sítios de ligação ao substrato e de modificações pós-traducionais, além do aumento da desordem na estrutura da proteína são indícios da patogenicidade desse alelo. Etapa 4: o estudo funcional das variantes c.472C>T (p.Arg158Trp); c.958G>A (p.Gly320Arg) e c.986T>C (p.Leu329Pro) evidenciaram uma atividade reduzida em todas as proteínas mutantes. Análises de docking indicaram que um aumento na afinidade por inibidores da FBPase pode ser o mecanismo envolvido na patogenicidade das variantes p.Gly320Arg e p.Leu329Pro. Conclusões: Nossos resultados mostram que pacientes brasileiros com IHF apresentam um perfil genético homogêneo, o que permite a análise direcionada para a detecção de alelos frequentes como abordagem para o diagnóstico molecular desses pacientes. Já a DFB apresenta uma maior heterogeneidade alélica entre pacientes brasileiros, o mesmo que é observado em outras populações. O panorama observado através das análises evidenciou a necessidade de ampliação nos estudos a respeito dos erros inatos do metabolismo da frutose na população brasileira e em outras populações. Especialmente porque, com a epidemia crescente de doenças associadas ao consumo exacerbado desse monossacarídeo, os erros inatos do metabolismo envolvidos nessa rota podem servir de modelos ao estudo de outras doenças, como a DHGNA, por exemplo.