Análise do padrão da metilação do DNA genômico na epilepsia do lobo temporal mesial associada à esclerose hipocampal

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Geraldis, Jaqueline Cruz, 1990-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642155
Resumo: Orientadores: Íscia Teresinha Lopes Cendes, Danyella Barbosa Dogini
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spelling Análise do padrão da metilação do DNA genômico na epilepsia do lobo temporal mesial associada à esclerose hipocampalMethylation pattern of genomic DNA in mesial temporal lobe epilepsy associated with hippocampal sclerosisMetilaçãoDNAEpilepsiaMethylationDNAEpilepsyOrientadores: Íscia Teresinha Lopes Cendes, Danyella Barbosa DoginiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: A Epilepsia do Lobo Temporal Mesial (ELTM) associada à Esclerose Hipocampal (EH) é um dos tipos mais frequentes e graves de epilepsia. Para estes pacientes, o procedimento cirúrgico pode ser indicado como uma alternativa terapêutica, uma vez que esses apresentam resistência ao tratamento medicamentoso. A metilação do DNA é um dos mecanismos epigenéticos que atuam no controle da expressão gênica, podendo estar envolvida nos processos moleculares que levam a doenças, incluindo as epilepsias. Atualmente, o Whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) é considerado o padrão-ouro para análise global de metilação do DNA (metiloma). Isso posto, o objetivo desse estudo foi avaliar se existem regiões diferencialmente metiladas (DMRs) no metiloma de amostras teciduais cirúrgicas de pacientes com ELTM+EH, comparando-as com tecidos de indivíduos controles; verificar se as alterações do metiloma progridem com o tempo de duração da doença; bem como identificar genes candidatos com possível efeito nos mecanismos básicos da ELTM+EH. O DNA foi obtido a partir de tecido cerebral (hipocampo e giro denteado) de 11 amostras de pacientes e quatro de controles provenientes de autopsia. As amostras de pacientes foram distribuídas em dois grupos: i) cinco pacientes com tempo de doença menor que 20 anos; e ii) seis pacientes com tempo de doença maior do que 20 anos. O DNA foi convertido por bissulfito de sódio e as amostras foram preparadas para o WGBS. Após o sequenciamento, os dados foram analisados com ferramentas de bioinformática e estatística. Foram realizadas três comparações: "Grupo 1 versus Controle", "Grupo 2 versus Controle", "Grupo 1 versus Grupo 2". Encontramos 3.772 DMRs, das quais foram selecionadas as 20 DMRs com maior relevância biológica em cada comparação, totalizando 60 regiões. Nas DMRs selecionadas, procuramos por genes candidatos colocalizados a elas, levando em consideração mecanismos relevantes nas epilepsias. Ao final identificamos quatro genes candidatos: GRIN2D, FAM168B, GRP88 e PDCD7. Com estes genes selecionados, realizamos uma análise de interação gênica in silico que levou a identificação de mais três possíveis genes candidatos: MAP2K7, KCND3 e o RGS11. Em conclusão i) Encontramos uma diferença no padrão do metiloma no tecido cerebral de pacientes com ELTM+EH, quando comparados aos controles; ii) Observamos que o padrão de metiloma dos pacientes varia com o tempo de evolução da doença; iii) Encontramos um total de 3.772 DMRs, sendo que há um predomínio de hipermetilação nos pacientes, quando comparados aos controles; iv) Identificamos, colocalizados com as DMRs, quatro genes putativamente relacionados com os mecanismos envolvidos em epilepsia. Através de uma análise de interação gênica, identificados mais três possíveis genes candidatos. De modo complementar, realizamos uma análise inicial de integração multiômica (metiloma e RNA-Seq), identificando correlações que devem ser posteriormente confirmadas pela análise da expressão gênica em transcritos específicos. Desse modo, nosso estudo produziu evidências de que alteração no padrão de metilação do DNA é um mecanismo que está envolvido na fisiopatologia da ELTM+EH e na sua evolução com o tempo. Portanto, estudos futuros com o objetivo do conhecimento sobre os mecanismos básicos envolvidos na ELTM+EH podem ser realizados com base nos dados que produzimos nesse trabalhoAbstract: Mesial temporal lobe epilepsy (MTLE) with hippocampal sclerosis (HS) is one of the most frequent and severe types of epilepsy. For patients with refractory MTLE, epilepsy surgery may be a useful therapeutic alternative. DNA methylation is one of the several epigenetic mechanisms and may modulate gene expression. Thus, alterations in DNA methylation may be involved in the underlying mechanisms of disease. This work aims to investigate whether there are differences in the whole-genome DNA methylation pattern, also called methylome, in tissue obtained from patients with refractory MTLE who underwent epilepsy surgery. In addition, we want to investigate if the DNA methylation pattern changes with the increased duration of the disease. To achieve these objectives, we performed whole-genome bisulfite sequencing (WGBS), which is currently considered is the gold-standard approach to determine global DNA methylation. We included tissue samples from 11 patients with MTLE+HS, five belonging to patients with less than 20 years of disease duration (Group 1), and six samples from patients with more than 20 years of disease (Group 2). Also, we used four control samples from autopsy material. DNA samples were extracted from the tissue samples (hippocampus and dentate gyrus) using the phenol-chloroform protocol. DNA was converted by sodium bisulfite, and the samples were prepared for whole-genome bisulfite sequencing. Sequencing data were analyzed using bioinformatics and statistics tools. We performed three different comparations: Group 1 versus Controls, Group 2 versus Controls, and finally, Group 1 versus Group 2. Overall, we found a total of 3,772 differentially methylated regions (DMRs). We selected the 20 DMRs displaying the greats biological relevance for each comparison and performed further analysis. First, we searched for candidate genes presenting functions that have been previously associated with epilepsy in each of the 60 DMRs selected, and we found four candidate genes: GRIN2D, FAM168B, GRP88, and PDCD7. Subsequently, we performed intergenic network analysis and identified three additional candidate genes: MAP2K7, KCND3, and RGS11. In conclusion, i) we found significant differences in the genomic methylation pattern of brain tissue from patients with MTLE+HS, compared to controls, ii) we also observed that the methylome pattern changed with an increased duration of the disease, suggesting that the tissue injury in patients with MTLE+HS progresses over the time, iii) we found a total of 3,772 DMRs and observed a predominance of hypermethylation in patients as compared to controls, iv) we identified four candidate genes which mapped within the DMRs identified, and v) in silico gene interaction analysis identified three additional candidate genes. Additionally, we performed a preliminary analysis integrating the methylome and RNA Sequencing data and found correlations that need further confirmation by quantitative RT-PCR performed in specific transcripts. Altogether, we have found evidence that differential DNA methylation is a relevant mechanism that should be further explored in future studies aiming to unravel the underlying mechanisms leading to disease as well as the progression of the tissue lesion in MTLE+HSMestradoFisiopatologia MédicaMestra em CiênciasFAPESP2017/23954-0CAPES001[s.n.]Lopes-Cendes, Íscia Teresinha, 1964-Dogini, Danyella Barbosa, 1973-Vieira, Andre SchwambachCavalheiro, Esper AbrãoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Ciências MédicasPrograma de Pós-Graduação em Fisiopatologia MédicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASGeraldis, Jaqueline Cruz, 1990-20202020-07-08T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (76 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642155GERALDIS, Jaqueline Cruz. Análise do padrão da metilação do DNA genômico na epilepsia do lobo temporal mesial associada à esclerose hipocampal. 2020. 1 recurso online (76 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642155. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1168120Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-10-01T17:18:44Zoai::1168120Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-10-01T17:18:44Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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