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Historia e genetica historica da Machado Joseph
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História e
genética histórica da
Doença de Machado-Joseph
Jorge Sequeiros
IBMC e ICBAS, Univ. Porto
Porto Alegre, RS - 6 maio 2012
SUMÁRIO
1. Os Açores e sua relação com o mundo
2. As descrições da doença de Machado-Joseph (DMJ)
3. A DMJ não é uma doença açoriana
4. A DMJ não é uma doença portuguesa
5. Descrições mais antigas (retrospetivas)
6. A ataxa dominante mais frequente no mundo
7. As origens da doença de Machado-Joseph
1. Os Açores
Grupo ocidental
Grupo central
Grupo oriental
Arquipélago de 9 ilhas, 3 grupos
Plataforma migratória
• Papel nas “descobertas” e tráfico com oriente e ocidente
• Emigração para Brasil, EUA e Canadá
Os Açores não são a origem …
… mas são centrais na história da
DMJ!
Plataforma no meio do Atlântico
São Miguel
Flores
2. As descrições originais da DMJ
repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/10357/.../961_TD_01_C.pdf
1ª descrição: Doença de Machado (1972)
Família Machado de São Miguel e
Massachusetts
Família Machado
(São Miguel Massachusetts)
2ª descrição: Degenerescência nigroespinodentada com
oftalmoplegia nuclear (1972)
Família Tomás (Thomas)
(Flores Massachusetts)
3ª descrição: Doença de Joseph (1976)
Doença de Joseph (1976)
Família Joseph
(Flores California)
Doença de Joseph (1976)
Antone Joseph (Flores, 1815 - Pleasanton, 1870)
Antone Joseph (Flores, 1815 - Pleasanton, 1870)
A doença de Machado-Joseph
Corino Andrade (1906-2005)
Paula Coutinho (1941- )
1976
Diferenças Flores – São Miguel
Diferenças Flores – São Miguel
A designação da doença
Os múltiplos nomes da doença
1972 – Doença de Machado (Nakano et al.)
1972 – Degenerescênica nigro-espino-dentada com oftalmoplegia nuclear (Woods & Schaumburg)
1976 – Degenerescência estriatonígrica autosómica dominante (Rosenberg et al.)
1977 – Doença açoriana do sistema nervoso (Romanul;
Fowler)
1978 – Doença de Joseph (Rosenberg)
1978 – Doença Machado-Joseph-Açoriana (Fowler)
Os múltiplos nomes da doença
1980 – Ataxia hereditária dominante portuguesa de causa desconhecida (PADHAUC) (Sachdev)
1980 – Doença de Machado-Joseph (Lima & Coutinho)
1981 – Doença motora autossómica dominate do portugueses (Rosenberg e Fowler)
1983 – Degenerescência autossómica dominante do sistema motor (ADMSD) (Healton & Cooper)
1969 – Atrofia espinopôntica dominante (Boller &
Segarra)
A localização do gene da DMJ
O logro da
“SCA3”
Nomes populares da doença
• Doença do Machado (S. Miguel e New England)
• Doença da Ponta Ruiva (Flores)
• Joseph’s disease (California)
• “Doença do José”
• Doença açoriana
• “Doença do tropeção” (“stumbling disase”)
• Doença da Machado-Joseph (DMJ)
3. A DMJ
não é uma doença açoriana!
A família de Freixo-de-Espada-à-Cinta
4. A DMJ
não é uma “doença portuguesa”
5. A família Drew de Walworth é a
descrição mais antiga da doença
de Machado-Joseph (1929)
A família Drew de Walworth, UK
Fergunson FR, Critchley M. A clinical study of an heredo-familial
disease resembling disseminated sclerosis.
Brain 1929; 52:203-225.
6. A DMJ é a ataxia dominante
mais frequente no mundo
• Presente em muitos países
• Em todos os continentes
• Em muitos países é mais frequente
das 37 ataxias dominates (SCAs) já
descritas
7. As origens da DMJ
SUJEITOS
14
27
4
37
1
2
1
2
25
29
2
3 77 27
2
2
1
(4 de origem desconhecida)
270 famílias com DMJ
População control:
36 pares pais/mães-filhos/as e 26 familiares de pessoas com DMJ com haplótipo de fase
conhecida de origem Europeia
50 pessoas (não relacionadas) de origem Asiática
11 pares pais/mães-filhos/as e 14 pessoas (não relacionadas de origem Africana
1 1
1
4
1
1
1
8 9 10 (CAG)n 7
C987G
G/G
987G
G
TA
A1118/T
AC
1118
A669T
G/G
66
9T
G
IVS
6-3
0G
>T
GT
T527/G
TC
527
IVS
10
+6
0A
>C
(GT
) n
(TA
T) n
(CA
) n
(AC
) n
exon
Distâcia do
(CAG)n
223 k
b
191 k
b
12 k
b
11 k
b
1 b
p
131 b
p
191 b
p
12 k
b
190 k
b
21 k
b
1. Identificação de linhagens DMJ com 6 SNPs intragénicos
2. Para cada linhagem DMJ – análise de STRS flanqueantes
Análise de haplótipos
1. Diversidade génica entre populações com DMJ
2. Distância evolutiva entre haplótipos reflectida
em redes filogenéticas
3. Variação (mutação ou recombinação
acumulados a partir de haplótipos ancestrais
Rotas de difusão
População de origem
Idade da mutação e tempo de introdução
de linhagens fundadoras em difrentes
populações
Gaspar et al, AJHG 2001
Haplótipo ACA (Flores, Joseph)
Haplótipo GGC (S.Miguel, Machado)
Haplótipos com SNPs intragénicos
(linhagens)
Haplótipos com SNPs
intra-génicos (linhagens)
TTACAC e GTGGCA distribuem-
se de forma diferente no
continente de Portugal
12
Haplotype:
TTACAC (Joseph)
GTGGCA (Machado)
12
1 1
1
Dois haplótipos principais, diferentes nas Flores e São Miguel
• 2 haplótipos nos Açores, específicos de ilha: São Miguel (GGC) e Flores (ACA)
• os 2 no continente, Espanha, Brasil e Japão
• haplotipo das Flores (Joseph) na grande maioria das famílias não-Portuguesas (>72%)
• 2 outros haplotipos raros (AGA e GGA) em 5 famílias (2%), em Marrocos, Iémen, Índias Ocidentais, Gana e Guiana Francesa
STR-based haplotypes
GTGGCA lineage
TTACAC lineage
Portuguese 0.4374 ± 0.0767
Origin Gene diversity
Portuguese (33) 0.3333 ± 0.1048
French (25) 0.5933 ± 0.1132
German (13) 0.5256 ± 0.1527
Japanese (22) 0.8745 ± 0.0535
North-American (12) 0.8182 ±
0.0703
Brazilian (29) 0.3202 ± 0.1116
Non-Portuguese 0.9333 ±
0.1217
GTGGCA lineage
Non-Portuguese
Portuguese (mainland)
Portuguese (Azores)
unknown
MJD Population
TTACAC lineage
Japan
5774 ± 1116
North America
3396 ± 1182
Germany
1291 ± 553
France
1246 ± 395
Brazil
661 ± 234
Portugal
654 ± 241
A linhagem difundida em todo o mundo (Joseph) parecer ter ocorrido na
população Asiática; introduções mais recentes ocorreram, progressivamento,
na América do Norte, França, Alemanha, Portugal e Brazil.
A variação acumulada desde o haplótipo ancestral (8-21-14-19) sugere uma
mutação com uma antiguidade de 5774 ± 1116 anos.
A grande diversidade em populaçõs norte-americanas deve ser devida a
múltiplas introduções da mesma mutação a partir de diferentes populações.
Mais recentemente, a DMJ difundiu-se pela Europa, onde um efeito fundador
resultou numa grande concentração em Portugal desde a introdução da
mutação há cerca de 654 ± 241 years.
Haplótipo TTACAC (Joseph, Flores)
Conclusões
Haplótipo GTGGCA (Machado, São Miguel)
Hipótese 2: A mutação ocorreu numa população não-Portuguesa, onde a
frequência dos alelos expandidos se manteve baixa ao longo do tempo
Um efeito fundador (após introdução do haplótipo 10-24-18-19) ocorreu em
Portugal há cerca de 1039 ± 423 anos
O haplótipo ancestral da linhagem Machado e a origem da mutação só poderão
ser revelados quando se conhecerem outros focos não-portugueses afetados
Hipótese 1: O acontecimento mutacinal ocorreu na população Portuguesa
Difusão por migração mais recente para outras populações
A mutação terá ocorrido há 1416 ± 434 years ago no haplótipo 10-24-18-19
1. A linhagem Joseph (acontecimento mutacional da doença de Machado-Joseph) é mais antiga no Japão que na Europa
2. A linhagem Joseph é mais antiga no norte da Europa que em Portugal
Origem asiática da mutação
ACKNOWLEDGEMENTS
•S Martins •I Silveira •L Loureiro •P Coutinho •A Amorim •J Sequeiros
•GA Nicholson
•L Jardim
•VCN Wong
•M Hsieh
•B-W Soong
•S Tsuji
•M Watanabe
•C Gaspar
•GA Rouleau
•LPW Ranum
•L Tranebjaerg
•E Brunt
•P Giunti
•F Calafell
•O Riess
•G Stevanin •A Dürr •A Brice
ACKNOWLEDGEMENTS
• All families and populations analysed for this study
• The many others contributors of MJD families from all
over the world
Figure 1: Phylogenetic network showing the most parsimonious
relationships among flanking STR-based haplotypes, in families
carrying the Joseph-derived lineage. Nodes represented by small
black circles are intermediate haplotypes, not found in the MJD
families studied. Dashed diamonds indicate recombination events.
Antiguidade da mutação Joseph
• Um haplótipo DMJ extendido partilhado
por aborígenes Australianos e algumas
famílias Asiáticas (linhagem derivada da
Joseph) sugere um antepasado comum a
todos estes, permitindo datar a mutação
original a mais de 7 mil anos.
II:1 II:3Kogi,Nigeria
III:1Nigeria
III:2 III:3 III:4 III:5 III:7Lagos,Nigeria
III:8Kogi,Nigeria
I:1 I:2
II:4 II:5
III:10III:9
II:2
III:6Canada
II:6
III:11
Família Nigéria
Perguntas atuais:
•Ásia (origem específica)
•África
•América-Latina
•Padrões de migração e difusão
NOTAS • Descoberta (1427/32) e colonização (1439)
dos Açores
• Monumento casais açorianos!
• Fotos aborígenes
• Fotos associações todo o mundo!
• Mapa?
• Fotos Açores
• Site&iniciativas MJD Foundation Australia!