Padrões moleculares e evolutivos de SHISA3 : um possível alvo de susceptibilidade ao efeito teratogênico da talidomida

Abstract

Talidomida é um medicamento inicialmente vendido como sedativo e antiemético para mulheres grávidas, posteriormente sendo descoberto como teratogênico, causando a embriopatia da talidomida (TE). Mais de 10.000 bebês nasceram com TE no mundo, mas estima-se que apenas 20-40% dos fetos expostos desenvolvem a embriopatia, contando com um fator de susceptibilidade genética. Testes em ratos e camundongos mostraram que estas espécies não são afetadas pela TE, ao passo que diversas outras são. Até hoje o mecanismo da teratogênese da talidomida se mantém um mistério, bem como o que causa a diferente resposta desses animais. Recentemente uma nova hipótese foi proposta, com a proteína beta-catenina com papel central no desenvolvimento de TE. Beta-catenina possui um papel central em diversos processos do desenvolvimento, fazendo parte de uma via que é inibida por shisa3. Assim, o objetivo do presente trabalho foi investigar se a proteína shisa3 é uma boa candidata a alvo na TE, investigando padrões evolutivos, epigenéticos e de susceptibilidade genética. Para isso, foram desempenhadas análises proteômicas comparativas no programa MEGA7 entre animais afetados e não afetados, bem como o cálculo de similaridade e identidade das sequências de aminoácidos coletadas através do alinhamento por sequência em pares pelo LALIGN, da EMBL-EBI. Indicativos de seleção foram analisados com o auxílio do pacote de programas PAML. A região codificante do gene foi sequenciada pelo método Sanger de sequenciamento em indivíduos afetados pela TE em busca de variantes. Predições funcionais foram realizadas nas variantes encontradas, além da predição de ilhas CpG. Três variantes na proteína exclusivas nos animais não-afetados foram identificadas e um percentual acima de 90% de similaridade da proteína foi encontrada em mamíferos, entre afetados e não afetados. Uma única variante na região codificante do gene foi encontrada nos indivíduos com TE analisados. Foram identificadas sete ilhas CpG. Poucos estudos sobre shisa3 são encontrados na literatura. Contudo, seu papel inibitório em uma via envolvida no desenvolvimento embrionário recentemente proposta como associada ao desenvolvimento de TE possibilita a sugestão de um papel de shisa3 no efeito teratogênico da talidomida. Com estudos descritos na literatura mostrando o manejo eficiente de camundongos após knockout do gene e a diminuta quantidade de variantes encontradas no presente trabalho, associados a alta incidência de ilhas CpG encontrada, levanta-se a possibilidade de uma diferença de expressão gênica entre espécies ou que os organismos não-afetados possuam um mecanismo de compensação mediante a perda da proteína diferenciado. Outras ideias foram levantadas, bem como perspectivas de estudos futuros.

Thalidomide is a drug initially sold as a sedative and antiemetic to pregnant women, later being discovered as teratogenic, causing the thalidomide embryopathy (TE). More than 10,000 babies were born with TE around the world, but it is estimated that only 20-40% of exposed fetuses develop embryopathy, indicating a possible genetic susceptibility to thalidomide embryopathy. Tests in rats and mice have shown that these species are unaffected by TE, while several others develop some degree of the embriopathy. The mechanism of thalidomide teratogenesis remains a mystery, as well as what causes the different response of these animals to the drug. Recently a new hypothesis has been proposed, with the protein beta-catenin having a central role in the development of TE. Beta catenin plays a central role in several developmental processes, being part of a pathway that is inhibited by shisa3. Thus, the aim of the present study was to investigate whether shisa3 protein is a good candidate for the study of the thalidomide’s teratogenic mechanisms by investigating evolutionary, epigenetic and genetic susceptibility patterns of this protein. For this, comparative proteomic analyzes were performed between affected and unaffected animals using MEGA7 software, and the amino acid similarity and identity were calculated by pairwise sequence alignment using LALIGN, da EMBL-EBI. Anaylises with the package of programs PAML were performed. The coding region of the gene was sequenced by the Sanger Method in individuals affected by TE. Functional predictions were performed, as well as prediction of CpG islands. Three protein variants exclusive to unaffected animals were identified and a percentage above 90% of similatiry was found between the protein of affected and unaffected mammals. A single variant in the coding region of the gene was found in the individuals with TE analyzed. Seven CpG islands were identified. Few studies on shisa3 are found in the literature. However, its inhibitory role in a pathway involved in embryonic development recently proposed as associated with the development of TE makes it possible to suggest a role of shisa3 in the teratogenic effect of thalidomide. With studies in the literature describing the efficient response of mice to shisa3 knockout and the small number of variants found in the present study, associated with the high incidence of CpG islands found, there is the possibility of a difference in gene expression between species and also that unaffected organisms have a compensatory mechanism as an anwer to the protein loss. Different ideas were raised, as well as prospects for further research.