Contribution to the knowledge of Iron Deficiency and Iron Overload through the study of TMPRSS6 and SLC40A1 genes

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Main Author: Pessoa, Vera
Publication Date: 2022
Format: Master thesis
Language: eng
Source: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Download full: http://hdl.handle.net/10400.18/8840
Summary: Dissertação de mestrado em Biologia Humana e Ambiente, apresentada à Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 2022.
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spelling Contribution to the knowledge of Iron Deficiency and Iron Overload through the study of TMPRSS6 and SLC40A1 genesMetabolismo do FerroAnemia FerropénicaDoença da FerroportinaHemocromatose HereditáriaIRIDATMPRSS6SLC40A1Modulação GenéticaDoenças GenéticasDoenças RarasIron MetabolismIron-deficiency AnaemiaFerroportin DiseaseHereditary HaemochromatosisDissertação de mestrado em Biologia Humana e Ambiente, apresentada à Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 2022.Dissertação orientada por: - Doutora Paula Faustino, Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge; - Prof. Doutora Deodália Dias, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.Trabalho executado no Grupo de Investigação em Hemoglobinopatias, Metabolismo do Ferro e Patologias Associadas da Unidade de I&D do DGH, INSA.O metabolismo do ferro centra-se no controlo rigoroso da absorção e manutenção do ferro. É através da disrupção da sua homeostasia que surgem doenças associadas à carência ou ao excesso de ferro. No caso da carência de ferro, pode desenvolver-se anemia microcítica e hipocrómica, enquanto uma absorção excessiva de ferro pode conduzir à hemocromatose, com consequente deposição de ferro em alguns tecidos e perda de função de certos órgãos. Tanto na anemia ferropénica como na hemocromatose, pode haver contribuição genética para o seu desenvolvimento. Neste trabalho pretendeu-se compreender o papel dos genes TMPRSS6 e SLC40A1 para o desenvolvimento de patologias associadas ao défice de ferro (Anemia microcítica e hipocrómica) e excesso de ferro (Hemocromatose Hereditária do tipo IV ou Doença da Ferroportina). Pretendeu-se também estudar a patogenicidade das variantes encontradas nestes genes, estabelecer relações genótipo-fenótipo, e compreender a contribuição genética para o desenvolvimento destas doenças. Para o défice de ferro, estudámos 100 participantes do Inquérito Nacional de Saúde com Exame Físico (INSEF), estudo realizado anteriormente no INSA, cujos hemogramas revelavam microcitose e/ou hipocromia. Nos DNAs correspondentes, foi realizada uma pesquisa de variantes no gene TMPRSS por Next-generation sequencing (NGS) e confirmação por sequenciação Sanger. No caso do excesso de ferro, analisámos do ponto de vista estatístico e bioinformático os resultados de NGS do gene SLC40A1, previamente obtidos no nosso laboratório, referentes ao estudo de 110 casos clínicos cujos fenótipos sugeriam a presença de Hemocromatose Hereditária. Realizámos estudos in silico para averiguar a patogenicidade das variantes encontradas no referido gene responsáveis pela Doença da Ferroportina ou da Hemocromatose Hereditária de tipo IV. Na população com microcitose e/ou hipocromia foram identificadas 36 variantes no gene TMPRSS6. Entre elas destacam-se três nunca descritas: duas missense que vieram a demonstrar-se patogénicas, c.1580T>G (p.Phe527Cys) e c.1585T>C (p.Cys529Arg), e uma benigna, de localização intrónica (c.836+27G>C) sem influência no splicing. Quanto aos estudos de associação genótipo-fenótipo, foram encontradas diferenças significativas para a dispersão do volume eritrocitário na presença da Lys244Glu (p=0.028), e para a concentração média de hemoglobina corpuscular na presença da Pro24= (p=0.009). Nesta população, as mutações patogénicas foram encontradas sobre-representadas, assim como os polimorfismos descritos como de risco para o desenvolvimento da patologia, quando comparado com o descrito na literatura para a população em geral. Na população com excesso de ferro foram estudadas sete alterações no gene SLC40A1. Salientando-se três variantes patogénicas raras associadas à Doença da Ferroportina (p.Gly80Ser, p.Val162del, e p.Gly204Ser). Apenas a variante intrónica SLC40A1:c.44-21A>C apresentou associações significativas entre os níveis de Ferro Sérico e Saturação de Transferrina (p<0.001), pois os indivíduos com esta variante apresentavam valores inferiores nestes biomarcadores, indicando um efeito protetor. Em ambas as populações foi possível verificar que os fenótipos mais graves se encontravam associados a variantes patogénicas dos genes TMPRSS6 e SLC40A1. Apesar destas variantes poderem afetar a expressão do gene e poderem causar alterações nas suas respetivas proteínas, dada a complexidade do metabolismo do ferro, é preciso sempre ter uma perspetiva integrada para compreender as implicações que cada uma pode causar.Iron metabolism is focused on rigorous control of iron absorption and maintenance. It is through disruptions in its homeostasis that diseases associated to iron deficit or overload arise. Iron deficiency can cause microcytic and hypochromic anaemia, while excessive iron absorption can lead to haemochromatosis, with consequent iron deposition in some tissues and loss-of-function in some organs. Both in iron deficient anaemia as in haemochromatosis, there can be a genetic component contributing to their development. In this work we intended to understand the role of TMPRSS6 and SLC40A1 genes for the development of pathologies associated to iron deficiency (microcytic hypochromic anaemia) and iron overload (Hereditary Haemochromatosis type IV or Ferroportin Disease). We also intended to study the pathogenicity of the variants found in these genes, establish genotype-phenotype associations, and understand the genetic contribution for the development of these pathologies. For the Iron Deficiency study, we analysed 100 participants from the National Survey of Health with Physical Exam (INSEF), a study previously conducted in INSA, whose complete blood count revealed microcytosis and/or hypochromic. In their DNAs, a screening for alterations in the TMPRSS6 gene was conducted through Next-generation sequencing (NGS) and confirmation through Sanger sequencing. For the Iron Overload study, we analysed from a statistical and bioinformatic perspective previously obtained NGS results for SLC40A1, concerning 110 clinical cases whose phenotype suggested haemochromatosis. We performed in silico studies to assess the pathogenicity of the found variants, and if they were causative of Ferroportin Disease or Hereditary Haemochromatosis of type IV. In the population with microcytosis and/or hypocromia, 36 variants were identified in the TMPRSS6 gene. From those, three haven’t been previously described: two missense that were concluded to be pathogenic c.1580T>G (p.Phe527Cys) and c.1585T>C (p.Cys529Arg), and another benign, intronic (c.836+27G>C) with no impact on splicing. As for the genotype-phenotype association studies, significant differences were found for Red Cell Distribution Width for Lys244Glu (p=0.028), and for Mean Corpuscular Haemoglobin Concentration for Pro24= (p=0.009). In this population, pathogenic alterations were over-represented, as well as reported polymorphisms of risk for anaemia development, when compared to the general population reports. In the iron overload population, seven alterations in the SLC40A1 gene were studied. Mainly the three rare pathogenic variants associated to Ferroportin Disease (p.Gly80Ser, p.Val162del, and p.Gly204Ser). Only the intronic variant SLC40A1:c.44-21A>C had significant associations to the levels of Serum Iron and Transferrin Saturation (p<0.001), as the individuals with this variant presented lower values for these biomarkers, indicating a protective effect. In both populations, it was possible to assess that the most severe phenotypes were associated to pathogenic variants of TMPRSS6 and SLC40A1 genes. Although these alterations might affect gene expression and may cause changes to their respective proteins, given the complexity of the iron metabolism, it is always necessary to have an integrated view to understand the implications that each can cause.Este trabalho beneficiou de amostras anteriormente obtidas no âmbito do Inquérito Nacional com Exame Físico (INSEF). O INSEF, desenvolvido no âmbito do Projeto Pré-definido do Programa Iniciativas em Saúde Pública, foi promovido pelo Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge através do Departamento de Epidemiologia e beneficiou de apoio financeiro concedido pela Islândia, Liechtenstein e Noruega, através das EEA Grants.Faustino, PaulaDias, Deodália Maria AntunesRepositório Científico do Instituto Nacional de SaúdePessoa, Vera2022-05-102024-03-28T00:00:00Z2022-05-10T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.18/8840enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-01-06T01:32:05Zoai:repositorio.insa.pt:10400.18/8840Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T01:30:28.048203Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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