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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CINCIAS BIOLGICAS
PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM CINCIAS BIOLGICAS
Anlise gentica de novos potenciais polimorfismos de risco em Transtornos do
Humor e utilizao de abordagens computacionais em busca de genes candidatos a
Doena de Alzheimer
Manuela Barbosa Rodrigues de Souza
Orientador: Prof. Dr. Joo Ricardo Mendes de Oliveira
Recife
2013
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CINCIAS BIOLGICAS
PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM CINCIAS BIOLGICAS
Anlise gentica de novos potenciais polimorfismos de risco em Transtornos do
Humor e utilizao de abordagens computacionais em busca de genes candidatos a
Doena de Alzheimer
Tese apresentada ao programa de Ps-
graduao em Cincias Biolgicas da
Universidade Federal de Pernambuco, como
parte dos requisitos para obteno do grau de
Doutor em Cincias Biolgicas.
Manuela Barbosa Rodrigues de Souza
Orientador: Prof. Dr. Joo Ricardo Mendes de Oliveira
Recife
2013
Anlise gentica de novos potenciais polimorfismos de risco em Transtorno do Humor e utilizao
de abordagens computacionais em busca de genes candidatos a Doena de Alzheimer
Tese apresentada ao programa de ps-graduao em Cincias Biolgicas da Universidade Federal
de Pernambuco, como parte integrante dos requisitos para obteno do grau de Doutor em Cincias
Biolgicas.
Data da Defesa: 19 de abril de 2013.
Banca Examinadora
_____________________________________________________
Prof. Dr. Joo Ricardo Mendes de Oliveira
Orientador Universidade Federal de Pernambuco
_____________________________________________________
Profa. Dr
a. Danyelly Bruneska Gondim Martins
Universidade Federal de Pernambuco
_____________________________________________________
Prof. Dr. Paulo Roberto Eleutrio de Souza
Universidade Federal Rural de Pernambuco
_____________________________________________________
Dr. Carlos Henrique Madeiros Castelletti
Instituto Agronmico de Pernambuco
_____________________________________________________
Profa. Dr
a. Thas Gaudencio do Rgo
Universidade Federal da Paraba
Por vezes sentimos que aquilo que fazemos
no seno uma gota de gua no mar. Mas o
mar seria menor se lhe faltasse uma gota.
Teresa de Calcut
Agradecimentos
A Deus por iluminar meu caminho e me dar foras para seguir sempre em frente.
Ao Professor Dr. Joo Ricardo, especial agradecimento pela orientao do meu doutorado, pela
pacincia, amizade, tempo e ateno dedicados. Por ter me dado liberdade de fazer parcerias em
outros centros, o que foi fundamental para o meu crescimento.
Ao Professor Dr. Ivan Gesteira, por suas importantes contribuies e ensinamentos que foram
fundamentais para o desenvolvimento desta tese. Seu profissionalismo, competncia e seriedade
foram essenciais para o meu aperfeioamento acadmico, profissional e pessoal.
Ao Professor Dr. Paulo Roberto Eleutrio de Souza e ao pesquisador Dr. Carlos Henrique Madeiros
Castelletti pelas contribuies no exame de qualificao.
Professora Dra. Nara Suzy Aguiar de Freitas, pelo incentivo, pela amizade e pelas revises
referentes ao trabalho.
Aos demais Professores, Pesquisadores e Colegas de turma, com os quais eu tive a oportunidade de
cursar disciplinas, desenvolver pesquisas, em especial ao Prof. Dr. Sandro Gonalves de Lima.
A Adenilda Eugnia, secretria da Ps-graduao em Cincias Biolgicas, por todo apoio e por ser
sempre to solcita.
Ao amigo e companheiro de pesquisa Gilderlanio Santana, por toda diviso de dificuldades,
crescimento e aprendizado na rea de bioinformtica.
Aos amigos do Grupo de Pesquisa Psiquiatria Biolgica: Danyllo Oliveira, Isis Lima, Joana Braga,
Jose Eriton, Karinna Teixeira, Lylyan Fragoso Pimentel, Regina Galdino, Roberta Lemos, e Samy
Scherb Steinberg. Por todos momentos vividos juntos durante a ps-graduao.
Aos amigos do Centro de Informtica: Fausto Lorenzato, Luciano Pacfico, por toda pacincia,
amizade e parceria na disciplina de Algoritmos e Mtodos para Bioinformtica e Biologia
Computacional. E a Adenilton Silva, pela amizade, conselhos e incentivos.
Ao meu namorado Valmir Macrio, que me ajudou de tantas formas que seria difcil relatar todas.
Aos meus familiares, pelo apoio e motivao.
A minha amiga Amanda Montalvo, pela correo da formatao da tese.
Aos membros da banca examinadora, por suas sugestes de melhoria para o enriquecimento do
nosso trabalho.
FACEPE Fundao de Amparo Cincia e Tecnologia do Estado de Pernambuco -, pelo apoio
financeiro durante o desenvolvimento desta tese.
A todos que, direta ou indiretamente, contriburam para a concluso desta importante etapa, meus
sinceros agradecimentos.
Resumo
Doenas neuropsiquitricas afetam cerca de 450 milhes de pessoas em todo mundo e dentre estas
patologias os Transtornos do Humor (TH) e Doena de Alzheimer (DA) so as mais comuns. Em
relao sua etiologia as doenas neuropsiquitricas so resultados de variaes em um grupo de
genes e de fatores ambientais. Pesquisas recentes vm mostrando associao positiva entre
variaes genticas em genes envolvidos nos sistemas de neurotransmissores com o
desenvolvimento de doenas neuropsiquitricas. Por isso, os estudos sobre polimorfismos
genticos, nas doenas psiquitricas so de grande importncia para a compreenso dos
mecanismos moleculares envolvidos e podem auxiliar no diagnstico das mesmas. Neste cenrio,
mutaes encontradas no DNA tm sido amplamente estudadas, a fim de elucidar aspectos
genticos relacionados s neuropatologias. Os polimorfismos do tipo SNPs (Polimorfismo de Base
nica) e INDELs (inseres e delees de fragmentos de DNA) tm se destacado devido as fortes
associaes com os TH e DA. Diversos mtodos de biologia molecular tm sido utilizados para
detectar estes tipos de polimorfismos, os experimentos moleculares geram grande quantidade de
dados a serem analisados, fazendo-se necessrio a utilizao de ferramentas computacionais para se
extrair informaes a partir desses dados gerados. Assim, o objetivo desse estudo foi o uso de
bioinformtica e de genotipagem em larga escala na busca de novos polimorfismos gentico em TH
e aplicao de ferramentas computacionais em banco de dados de GWAS referente DA. Para obter
os resultados referentes TH optamos por utilizar o software CLCbio Workbench
,
sequenciamento automatizado mega Bace 1000 e experimentos preliminares da tcnica de DNA
pooling. J para a DA, utilizamos o teste de associao e mtodo de regresso linear do software
PLINK e o pacote genetics da linguagem de programao R, para correlacionar os nveis da
protena amiloide no plasma e lquido cefalorraquidiano e um total de 598.821 SNPs, ambos os
dados oriundos do banco de dados ADNI (Alzheimers Disease Neuroimaging Initiative). Aps uma
sequncia de passos in silico identificamos variaes anteriormente descritas e novos polimorfismos
candidatos fisiopatologia dos TH, na fase de validao dessas variaes, por meio de
sequenciamento, falsos positivos foram frequentemente identificados, sendo descartados aps a
verificao na cadeia complementar. Apenas o SNP rs14068, localizado no exon 2 do gene
GABRA5 foi validado em amostras de pacientes com TH. No estudo referente DA, 5 SNPs nas
regies dos genes TOMM40, PAMR1, TRIM9 e CCDC112 e 3 SNPs em regies de intron atingiram
associao significativa, levantando a possibilidade de estejam relacionados a fisiopatologia da DA.
Palavras chaves: doenas neuropsiquitricas, SNPs, INDELs, bioinformtica, GWAS.
Abstract
Neuropsychiatric diseases affect about 450 million people worldwide, among these pathologies the
Mood Disorders and Alzheimer disease are the most common. Regarding its etiology
neuropsychiatric disorders are the result of variations in a group of genes and environmental factors.
Recent studies have shown a positive association between genetic variations in genes involved in
neurotransmitter systems with the development of neuropsychiatric disorders. Therefore, studies of
genetic polymorphisms in psychiatric diseases are of great importance for understanding the
molecular mechanisms involved and may assist in the diagnosis of these diseases. In this scenario,
mutations found in DNA have been widely studied in order to elucidate the genetic aspects related
neuropathologies. Polymorphisms of type SNPs (Single Nucleotide Polymorphism) and INDELs
(insertions and deletions) have been highlighted due to strong associations with Mood Disorders
and Alzheimer's Disease. Several molecular biology methods have been used to detect these types
of polymorphisms, however, the molecular experiments generate large amounts of data to be
analyzed and which are deposited, often in public databases, making it necessary to use tools
computer to extract information from these data. The objective of this study is the use of
bioinformatics and large-scale genotyping in the search for new genetic polymorphisms in Mood
Disorders and application of computational tools for database G
