Polimorfismos selecionados por patógenos em genes do metabolismo energético e associação com doenças micobacterianas

Abstract

Patógenos atuam como poderosos agentes de seleção no genoma humano. Populações africanas de regiões endêmicas para a malária apresentam mutações associadas com a resistência ao Plasmodium em genes de enzimas cruciais ao metabolismo das células vermelhas, como a PK (piruvato cinase) e a G6PD (glicose-6-fosfato desidrogenase). A PK e a G6PD participam na produção de ATP e NADPH reduzido na via glicolítica e via das pentoses, respectivamente. A deficiência dessas enzimas leva ao quadro de anemia hemolítica, que tem como consequência funcional a liberação de hemoglobina, heme e ferro. Devido à dependência de ferro para a sobrevivência de bactérias intracelulares, a deficiência da PK também foi associada com a suscetibilidade a esses microrganismos. A hipótese defendida nesse trabalho é a de que mutações selecionadas por patógenos nos genes PKLR e G6PD, que codificam a enzima PK e a glicose-6fofato desidrogenase, estão associadas com a suscetibilidade a micobacterioses, utilizando a hanseníase como modelo de estudo. Previamente, identificamos a associação do gene PKLR com suscetibilidade a hanseníase e tuberculose (TB) na população do Rio de Janeiro e Moçambique, respectivamente. Entretanto, considerando que a população brasileira é geneticamente heterogênea, na tentativa de evitar falsos-positivos provocados por estruturação populacional, foi necessário utilizar a ancestralidade genômica para o ajuste da associação Para isso, estimamos a ancestralidade genética de indivíduos que compõem os grupos populacionais estudados a partir de um painel de 46 indels marcadores informativos de ancestralidade (AIMs). Em seguida, a fim de confirmar a associação do gene PKLR com a hanseníase, realizamos a replicação do estudo em outras populações brasileiras, totalizando um número de 5.293 indivíduos analisados. O haplótipo T/G/G (rs1052176/rs4971072/rs11264359) do gene PKLR foi significativamente associado com a hanseníase na população do Rio de Janeiro (OR=1,26; p=0,02), seguido da associação sugestiva em Salvador (OR=1,35; p=0,07) e em Moçambique (OR=1,52; p=0,07), em que o desfecho é a TB. O genótipo TT do rs1052176 foi o SNP associado de forma significativa entre essas populações, confirmando o potencial do gene PKLR como um preditor de risco a doenças micobacterianas. Suposições acerca da seleção no gene PKLR têm pouca evidência em populações humanas. Embora os testes para assinaturas de seleção no nosso estudo não foram decisivos quanto à ocorrência de um regime seletivo na região, algumas sugestões foram apontadas. Uma varredura seletiva foi observada em 25 variantes no gene HCN3 que se encontram em alto desequilíbrio de ligação (LD) com os polimorfismos associados com a hanseníase, porém o sinal ocorreu em europeus. Não observamos uma correlação direta entre genótipo-fenótipo entre as variantes de risco e as dosagens de ferro, porém o SNP rs1052176 parece modular a expressão do gene PKLR. O gene G6PD, por sua vez, apresenta-se indispensável para a sobrevivência do Mycobacterium leprae em células de Schwann, como demonstrado anteriormente Na tentativa de identificar uma correlação entre polimorfismos (incluindo as mutações A376G/G202A que formam a variante A-) no G6PD e a hanseníase, nenhuma associação foi observada em homens e mulheres do Rio de Janeiro após a correção para ancestralidade. Porém, o aumento significativo da expressão do G6PD bem como da atividade enzimática após a infecção em monócitos primários, pouco explorado até o momento, demonstra a relevância do gene na infecção. Assim, nossos dados contribuem para o melhor entendimento de como a relação patógeno-hospedeiro molda a suscetibilidade genética às doenças micobacterianas, incluindo o gene PKLR como um preditor de risco da hanseníase e TB. Além disso, a identificação de vias metabólicas cruciais ao M. leprae pode indicar formas alternativas para o tratamento da hanseníase.