Variação estrutural no número de cópias e sua implicação na expressão de microRNA em humanos

Abstract

Variações no número de cópias (do inglês Copy Number Variation - CNV) são segmentos iguais a ou maiores que 1 kilobase que apresentam variações estruturais como deleções e duplicações. Constituem uma fração de variação genética importante, que interagem, modulam ou direcionam a expressão gênica. MicroRNA são pequenos RNA de aproximadamente 20 nucleotídeos que regulam a expressão gênica pós-transcricional. O objetivo desta Tese foi analisar a expressão de microRNA com relação às variações estruturais do número de cópias dos respectivos genes em humanos, as regiões de CNV-miRNA. Foram selecionadas 11 regiões de provável polimorfismo no número de cópias além de duas regiões invariáveis como controle positivo, que foram avaliadas por triagem molecular em PCR quantitativa em uma amostra de 103 indivíduos da população brasileira. Em seguida, uma segunda amostragem de 30 indivíduos tiveram DNA e RNA coletados de células mononucleadas do sangue (PBMC) e de epitélio bucal e RNA total do plasma para respectiva quantificação da expressão desses microRNA. Para elucidar questões relativas à dosagem gênica, a expressão de microRNA foi comparada com o número de cópias das respectivas regiões gênicas. Das regiões que apresentaram polimorfismo (CNV-miR-570, -miR-499, -miR-126, -miR-150, -miR-338, - miR-1275), apenas uma não teve o microRNA quantificado (CNV-miR-499) por não ter apresentado amplificação nos tecidos e também no plasma. Os microRNA miR-570 e miR-338, tiveram uma expressão relativa crescente de acordo com o número de cópias para frações de PBMC (e plasma somente para o miR-570), no entanto, estatisticamente não significativas. Numa simulação populacional pelo método Monte Carlo (n = 1.000), foi identificada diferença significativa para o miR-570, com taxa de mudança progressiva relativa entre ao número de cópias. A hipótese de que o número de cópias de uma região contendo genes miRNA pode afetar a regulação da expressão de genes abre uma perspectiva de novas pesquisas envolvendo a variabilidade fenotípica. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Copy number variation (CNV) are DNA segments of 1 kilobase or larger, showing structural variations, such as deletions, insertions or duplications. It constitutes a significant fraction of genetic variation that directly interacts or modulates gene expression. MicroRNA is a class of small RNA of about 20 nucleotides that regulates post-transcriptional gene expression. The aim of this Thesis was to analyze the expression of microRNA regarding the number of copies of their respective genes in humans, the CNV-miRNA regions. Eleven regions of probable polymorphisms in addition to two invariable control regions were selected and evaluated by quantitative PCR molecular screening in a sample of 103 individuals of the Brazilian population. Then, a second sample of 30 subjects had DNA and RNA collected from blood mononuclear cells (PBMC), oral epithelium and total RNA from plasma, quantified the expression of those microRNAs and compared with the number of copies, aiming to elucidate the relative response to gene dosage. From the regions that showed polymorphism (CNV-miR-570, -miR-499, -miR-126, miR-150, -miR- 338, -miR-1275) only one was unable to have the microRNA quantified (miR-499) for failing to provide amplification in tissues and plasma. The microRNA miR-570 and miR-338 had an increased relative expression according to the respective number of copies for PBMC fraction (and plasma only for miR-570), though not statistically significant. In a population simulation by Monte Carlo method (n = 1,000), a significant difference was identified to miR-570, with progressive rate of relative change between the categories of number of copies. The hypothesis that the copy number variation of a region containing miRNA genes can affect the regulation of gene expression opens a new perspective for research regarding phenotypic variability.