Investigação da propagação da inativação do cromossomo x para sequências autossômicas em indivíduos com translocações x-autossomo não equilibradas

Abstract

Background: X-chromosome inactivation (XCI) is an epigenetic mechanism that aims at dosage compensation between males (XY) and females (XX) regarding the expression of X-linked genes. Even though the choice of which X chromosome will undergo inactivation is typically random in normal females’ cells, patients carrying unbalanced X-autosome translocations present a skewed XCI towards the derivative chromosome, with a possible spread of XCI into autosomal regions attached to it, which affects the patients’ phenotype. Objective: To evaluate the XCI, its spread into autosomal regions, as well as its phenotypic consequences in three patients carrying unbalanced X-autosome translocations. Methods: We evaluated three patients with diverse phenotypic alterations and unbalanced X-autosome translocations, identified by karyotype and genomic microarray. The XCI pattern was assessed by the analysis of the polymorphic loci of the AR (HUMARA technique) and ZDHHC15 genes. To verify the morphology of the inactive X and evaluate the inactivation of autosomal regions on the derivative chromosome, we evaluated late-replicating regions using the incorporation of 5-ethinyl-2’-deoxyuridine (EdU). After that, the patients’ cytogenomic data were correlated with their clinical characteristics. Results: All patients presented translocations involving the X chromosome and different autosomes. In all of them, we identified derivative chromosomes containing X-chromosome sequences, including its inactivation center and autosomal sequences, as well as a normal X chromosome. We identified an extremely skewed inactivation of the derivative chromosome, and late replication of translocated autosomal segments, compared to their normal homologous chromosome, mainly in regions closest to the breakpoints and distal to them. All patients presented phenotypical overlap with patients that carry deletions of these regions, corroborating the hypothesis of XCI spread into them. Conclusion: Patients who carry unbalanced X-autosome translocations present phenotypical characteristics that can be associated with a skewed XCI towards the derivative chromosomes and its spread into autosomal regions. The evaluation of this process can be performed by the EdU incorporation assay, and it is essential for the genotype-phenotype correlation of patients carrying those translocations.

Introdução: A inativação do cromossomo X (ICX) é um mecanismo epigenético que visa à compensação de dose entre machos (XY) e fêmeas (XX) quanto à expressão de genes do cromossomo X. Apesar de a escolha de qual cromossomo X será inativo, em mulheres normais, ser casual, pacientes com translocações X-autossomo não equilibradas apresentam inativação preferencial do cromossomo X derivado, com possível propagação da ICX para regiões autossômicas translocadas, o que gera consequências fenotípicas. Objetivo: Avaliar a inativação do cromossomo X e de regiões autossômicas, bem como suas possíveis consequências fenotípicas em pacientes com translocações X-autossomo não equilibradas. Métodos: Foram avaliados três pacientes com alterações fenotípicas diversas e translocações X-autossomo não equilibradas, identificadas por cariótipo e microarray genômico. O padrão de inativação do cromossomo X foi verificado pela análise dos loci polimórficos dos genes AR (técnica de HUMARA) e ZDHHC15. Para verificar a morfologia do cromossomo X inativo e a inativação de regiões autossômicas presentes no cromossomo derivado, foi utilizada a técnica de incorporação de 5’-etinil-2’-desoxiuridina (EdU). Posteriormente, os dados citogenômicos foram correlacionados com os dados clínicos dos pacientes. Resultados: Todos os pacientes apresentaram translocações envolvendo o cromossomo X e diferentes autossomos, sendo identificados cromossomos derivados contendo sequências do cromossomo X, incluindo seu centro de inativação, e sequências de cromossomos autossomos, além de um cromossomo X normal em todos os pacientes. Identificou-se também uma inativação extremamente enviesada do cromossomo derivado e replicação tardia de segmentos autossômicos translocados, em comparação aos seus cromossomos homólogos normais, principalmente em regiões próximas aos pontos de quebra e regiões distais a esse, sugerindo a sua inativação e, consequentemente, monossomia funcional. Todos os pacientes apresentaram sobreposição fenotípica com pacientes que apresentam deleções dessas regiões, corroborando a hipótese da propagação da ICX para regiões autossômicas nos pacientes avaliados. Conclusões: Pacientes portadores de translocações X-autossomo não equilibradas apresentam consequências fenotípicas provavelmente originadas pela inativação não-casual do cromossomo derivado e a propagação da ICX para regiões autossômicas, sendo que a avaliação desse processo pode ser realizada pela incorporação de EdU e é essencial para a correlação genótipo-fenótipo de pacientes portadores dessas translocações.