Síndrome de Williams. microdeleções no cromossomo 7

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1 Nos últimos anos, graças às técnicas de biologia molecular, os cientistas vêm constatando que diversas doenças caracterizadas por deficiências mentais e anormalidades físicas estão associadas à ausência de pequenos fragmentos de DN (microdeleções). Entre essas doenças genéticas está a síndrome de Williams, decorrente de microdeleções no cromossomo 7. Pesquisas realizadas em vários países, inclusive no rasil, estão ajudando a desvendar os genes cuja ausência causa cada uma das manifestações clínicas da síndrome, o que ajudará a desenvolver novos tratamentos para os seus portadores. Síndrome de Williams microdeleções no cromossomo 7 Maria Rita Passos-ueno Centro de Estudos do Genoma Humano, Departamento de iologia, Universidade de São Paulo O genoma da espécie humana contém 3,5 bilhões de nucleotídeos, a unidade básica da molécula de DN, organizados em 23 pares de cromossomos (figura 1), nos quais estão distribuídos nossos 30 mil a 40 mil genes. Esse número de genes é a estimativa mais recente, baseada nos dados atualmente disponíveis sobre o seqüenciamento desses nucleotídeos. Tais dados talvez sejam modificados depois que o funcionamento do DN humano for totalmente desvendado. O que é um gene? À medida que nosso conhecimento sobre o genoma avança, fica mais difícil responder a essa pergunta. Neste artigo, genes serão definidos como segmentos de DN que codificam proteínas ou as unidades que as formam. Em relação às proteínas, podemos dizer que é através delas que o código genético se expressa. ssim, erros em genes (mutações) podem resultar na ausência funcional das proteínas correspondentes e em conseqüência em uma manifestação clínica ou fenotípica (portanto visível), causando uma doença genética. 38 CIÊNCI HOJE vol. 30 nº 178

2 G E N É T I C x Figura 1. Conjunto dos cromossomos (cariótipo) normal de indivíduo do sexo feminino, com 46 cromossomos, incluindo o par sexual XX os cromossomos foram preparados pela técnica de bandeamento G 4 dezembro de 2001 CIÊNCI HOJE 39

3 7 Figura 2. Par do cromossomo 7, com destaque para a região que pode estar ausente nos pacientes com síndrome de Williams O funcionamento adequado do organismo depende de uma constituição gênica e cromossômica normal. Entre as alterações nos cromossomos, a mais comum e também a mais conhecida é a síndrome de Down, caracterizada pela presença de um cromossomo 21 a mais (trissomia). No albinismo, que também aparece entre as doenças gênicas mais citadas, ocorre um erro em apenas um gene associado à produção do pigmento celular melanina, tornando essa produção deficiente. O exame laboratorial para estudo das alterações em cromossomos é o cariótipo, enquanto a análise de mutações gênicas exige técnicas de biologia molecular. O uso dessas técnicas, que avançaram muito nos últimos anos, tem permitido constatar que muitas condições raras, em geral associadas a deficiência mental e anormalidades físicas, são causadas pela falta de pequenos segmentos de DN nos cromossomos (as chamadas microdeleções ). Entre essas condições, destacaremos a síndrome de Williams, decorrente de uma microdeleção no cromossomo 7 (figura 2). CRCTERÍSTICS CLÍNICS D DOENÇ Também conhecida como síndrome de Williams- euren, essa doença genética é relativamente rara: atinge um indivíduo a cada 20 mil nascimentos, aproximadamente. Seu nome homenageia dois cardiologistas, o neozelandês J. C. P. Williams e o alemão lois J. euren ( ), que a descreveram há 40 anos. Um fato misterioso sobre Williams é que ele deixou a Nova Zelândia para trabalhar na Inglaterra, poucos anos após a descrição da doença, e desapareceu sem deixar qualquer pista. Os pacientes com essa síndrome têm uma face característica, com um conjunto de discretos sinais faciais, incluindo nariz com formato atípico (base achatada, com narinas voltadas para diante), boca grande e mandíbula pequena. O peso, ao nascer, está abaixo do normal, e o crescimento pós-natal sofre um atraso. puberdade é com freqüência Figura 3. Desenhos de uma bicicleta feitos por uma menina com síndrome de Williams, quando tinha 9 anos e 7 meses () e três anos depois, com 12 anos e 11 meses () precoce, o que contribui para que os pacientes adultos tenham baixa estatura. Na vida adulta, os portadores da síndrome podem ser obesos. Três em cada quatro portadores da síndrome de Williams apresentam alterações cardiovasculares, como estenose (estreitamento) da aorta e às vezes de outras artérias. Outras anormalidades podem ocorrer, como hipercalcemia (excesso de cálcio no sangue) na infância e alterações no aparelho urinário, além de problemas oculares, ortopédicos e gastrointestinais. ssim, se houver suspeita da ocorrência da síndrome, os pacientes devem ser acompanhados por um clínico geral para a identificação e o tratamento, quando possível, de qualquer dessas possíveis complicações. Os pacientes podem apresentar ainda retardo mental, que varia de leve a grave. É interessante notar que as alterações de comportamento e de personalidade dos afetados pela síndrome de Williams permitem distingui-los daqueles que têm outras doenças genéticas. COGNIÇÃO, COMPORTMENTO E PERSONLIDDE Os portadores da síndrome de Williams são quase sempre muito simpáticos com estranhos. Tal comportamento é mais marcante na infância e preocupa os pais, pois essas crianças podem acompanhar e se envolver com desconhecidos. Enquanto em geral não são tímidos em novos ambientes, mostram grande ansiedade na presença de novas situações, onde coisas inesperadas podem acontecer. Eles se sensibilizam com as emoções dos outros, mas têm dificuldades para compreendê-las. guidão pedais selim aros da roda roda aros da roda roda EXTRÍDO DE MERVIS ET L (MERICN JOURNL OF HUMN GENETICS, V. 65, P , CIÊNCI HOJE vol. 30 nº 178

4 linguagem é um aspecto bastante interessante e peculiar entre os indivíduos com essa síndrome. Em geral, eles aprendem a falar mais tardiamente que crianças normais, mas desenvolvem um vocabulário rico, em relação a portadores de outras deficiências cognitivas e também em relação a crianças com retardo mental, como as que sofrem da síndrome de Down. Pesquisas recentes sugerem que a maneira como eles aprendem a falar é diferente do que ocorre com a maioria das crianças, equivalendo, de certa forma, ao aprendizado de uma segunda língua estrangeira por um indivíduo normal. Outro aspecto cognitivo alterado na síndrome é a habilidade de visualizar um objeto (ou uma pintura) como composto por partes separadas e construir uma réplica do objeto a partir dessas partes conhecida como capacidade de construção visual e espacial. Os portadores da síndrome mostram uma deficiência marcante nessa habilidade (figura 3). Entre as alterações de comportamento, são observadas hiperatividade, hiperacusia (aumento da sensibilidade auditiva), dificuldade de concentração e ansiedade, todas elas mais marcantes entre as crianças. Os adultos são mais calmos e têm maior facilidade de convívio social. Entretanto, eles têm maior probabilidade de desenvolver depressão. Como os pacientes com essa síndrome têm um padrão bastante característico de alteração de personalidade, de linguagem e de comportamento, presente em praticamente todos os casos, pressupõe-se que a determinação dessas complicações tenha uma base genética. Em conseqüência, existe um interesse crescente em estudos do DN desses pacientes, por técnicas biomoleculares, para identificar a origem das mesmas. PDRÃO DE HERNÇ E GENES SSOCIDOS? Risco de repetição: desprezível de uma cópia normal dessa área na outra unidade do par cromossômico a vida é inviável na ausência das duas cópias. Portanto, os portadores da síndrome têm um risco de 50% de gerar descendentes com o mesmo problema (figura 4). maioria dos casos da síndrome, porém, decorre de eventos de mutação novos, o que torna os portadores os únicos afetados na família. pesar desse padrão de herança, são poucos os relatos na literatura científica de portadores que tiveram descendentes também afetados pela síndrome. Observou-se que, nesses casos, os indivíduos que se reproduziram tinham em geral uma forma mais leve da doença, não identificada antes. O diagnóstico, neles, só foi realizado após o estudo de descendentes com o quadro clínico clássico da doença. Isso revela a variabilidade clínica da síndrome de Williams e a dificuldade para diagnosticá-la nos casos menos típicos. O diagnóstico preciso é importante não apenas para o acompanhamento clínico adequado, mas também para o aconselhamento genético. Em 1993, demonstrou-se pela primeira vez que microdeleções (de cerca de 1,5 Mb 1,5 milhão de nucleotídeos) no cromossomo 7 causavam essa síndrome (figura 5). Tais alterações aparecem nas células sexuais (óvulos ou espermatozóides) e não estão associadas à idade da mãe ou do pai. No caso da síndrome de Down, por exemplo, sabe-se que mães mais velhas (acima de 40 anos) têm risco signifi-? Risco de repetição: 50% Figura 4. Duas genealogias, ilustrando um caso isolado (), onde o risco de repetição para a futura prole dos pais do afetado é desprezível, e um caso familial (), onde o risco de repetição para os futuros descendentes dos afetados é de 50% EXTRÍDO DE OTT ET L., JOURNL OF MEDICL GENETICS, V. 36: 478, O padrão de herança da síndrome de Williams é autossômico dominante. Isso significa que a área com a microdeleção pertence a um autossomo (um cromossomo não-sexual, nesse caso o de número 7) e que a doença se manifesta mesmo com a presença Figura 5. nálise cromossômica usando a técnica Fish (do inglês fluorescent in situ hybridization), com dois marcadores moleculares: o vermelho marca a região 7q (onde há microdeleção em pacientes com síndrome de Williams) e o amarelo, usado como controle, marca a extremidade dos cromossomos 7, identificando-os. Em pacientes da síndrome (), só um cromossomo 7 tem marcação vermelha (não há marca no outro devido à microdeleção). Em indivíduos normais (), há pontos amarelos e vermelhos nas duas cópias do cromossomo dezembro de 2001 CIÊNCI HOJE 41

5 1 1 Figura 6. microdeleção também é identificada pela análise do DN de pacientes com síndrome de Williams ( ) e de seus pais normais ( e ) com marcadores chamados de microssatélites : o uso do marcador fora da região de deleção mostra que o paciente recebeu uma banda de DN da mãe e outra do pai (); já o uso do marcador na região de deleção mostra que o paciente só recebeu a banda de DN do pai, o que indica a microdeleção de cada um dos genes localizados nesse intervalo cromossômico e qual a relação deles com o quadro clínico dessa síndrome. Sugestões para leitura DONNI D. & KRMILOFF- SMITH,. Williams syndrome: from genotype through to the cognitive phenotype, em merican Journal of Medical Genetics, v. 97, p. 164, FRNCKE, U. Williams-euren syndrome: genes and mechanisms, em Human Molecular Genetics, v. 8, p. 1947, KRMILOFF-SMITH,. e outros. Language and Williams syndrome: how intact is intact?, em Child Development, v. 68, p. 246, OMIM. Williams- euren syndrome. Endereço eletrônico: omim cativamente maior de gerar descendentes com essa doença, mas isso não se aplica para a de Williams. credita-se que as características clínicas, comportamentais e de personalidade dos pacientes com síndrome de Williams sejam, pelo menos em parte, decorrentes da deficiência dos genes contidos na região deletada. Em pessoas normais existem dois cromossomos 7 e, portanto, duas cópias dos genes que este contém. Já nos pacientes com a doença falta um pequeno segmento em uma das cópias do cromossomo 7. Portanto, apenas uma das duas cópias desse gene está completa (figura 6). Hoje, é realizado um grande esforço científico para caracterizar os genes contidos no intervalo correspondente a essa microdeleção e verificar quais deles são responsáveis pelo quadro clínico. É grande a lista de genes situados nessa região já identificados. Entre eles estão o gene da elastina e o LIM-kinase 1 (ou LIMK-1). tualmente, há um consenso entre os pesquisadores de que a presença de apenas uma cópia do gene da elastina é responsável pela grande maioria dos problemas cardiovasculares encontrados com freqüência nos afetados pela síndrome de Williams. Devido à ausência da outra cópia do gene, essas pessoas produzem apenas metade da quantidade de elastina necessária para garantir um bom funcionamento das artérias, em particular da aorta. O gene LIM kinase-1 (LIMK-1) expressa-se principalmente no cérebro. De início, foi sugerido que as alterações de visão espacial e de comportamento nos pacientes da síndrome decorriam de uma quantidade insuficiente da proteína codificada por esse gene, tendo em vista que esses pacientes só têm uma cópia dele. Entretanto, existem evidências de que esse não é o principal gene responsável pelas alterações cognitivas características desses pacientes. Em resumo, embora existam vários estudos moleculares que envolvem a região da microdeleção dos pacientes com síndrome de Williams, ainda é escasso o nosso conhecimento do papel funcional PERSPECTIVS PR O FUTURO identificação dos genes presentes na região deficiente e de sua correlação com as variações clínicas dos portadores da doença será fundamental para que se possa compreender a causa das complicações que podem ocorrer nesses indivíduos. lgo já observado é que as deleções, nos pacientes com a forma clínica característica da síndrome, têm tamanho bastante semelhante. O estudo de pacientes com a forma incompleta da síndrome poderá ser importante para caracterizar as deleções menores, que podem ser essenciais para a identificação dos genes críticos para a determinação dos diferentes componentes do quadro clínico. No entanto, os estudos moleculares nos pacientes talvez não sejam suficientes para que se consiga desvendar todos os genes responsáveis pelo quadro clínico da síndrome de Williams, exigindo outras abordagens. Entre essas pesquisas alternativas destacam-se os modelos animais, que já têm sido usados com sucesso em várias situações. Um exemplo está em camundongos gerados em laboratório com deficiência total da proteína elastina: eles morrem logo após o nascimento, em decorrência de doença vascular, confirmando a importância dessa proteína no funcionamento correto do sistema vascular. identificação de todos os genes responsáveis pela síndrome de Williams será fundamental para que terapias ou tratamentos sejam propostos e desenvolvidos. lém disso, contribuirá para a melhor compreensão dos mecanismos de linguagem, de personalidade e de comportamento do ser humano. Embora a pesquisa científica internacional relacionada à doença seja intensa, ainda há poucos grupos no rasil, como o do Instituto da Criança, da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (USP), envolvidos com esse estudo. lém disso, vários laboratórios, inclusive o do Centro de Estudos do Genoma Humano ( também da USP, já realizam o diagnóstico molecular da síndrome de Williams. 42 CIÊNCI HOJE vol. 30 nº 178

6 dezembro de 2001 CIÊNCI HOJE 43

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