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Suppression therapy of beta-thalassemia using Kanamycin and Gentamicin
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Authors
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Abstract(s)
Nonsense mutations are point mutations that originate premature termination codons (PTCs). The expression of PTC-containing genes may lead to the synthesis of truncated proteins. Truncated proteins are shorter proteins that at most times do not have biological function, but may have deleterious functions for the cell. In regular conditions, PTC-containing transcripts are taken to rapid decay, through nonsense mediated mRNA decay (NMD).
When a PTC reaches the ribosomal A-site, translation release factors bind it and translation immediately stops. Suppression therapy is a therapeutic approach that aims to suppress PTCs by using low molecular weight compounds to induce the incorporation of near cognate aminoacyl tRNAs when the ribosome reaches a PTC. Thus, translation does not prematurely terminates.
Previous studies have shown that some aminoglycosides have the ability to suppress PTCs responsible for diseases like cystic fibrosis and Duchenne muscular dystrophy. Some nonsense mutations are responsible for β-thalassemia disease.
In this study two aminoglycoside compounds, kanamycin and gentamicin, were used in order to evaluate their capacity to increase the competition of near cognate aminoacyl tRNAs with translation release factors by the ribosomal A-site, when the ribosome reaches a PTC, therefore avoiding the premature termination of translation.
As mutações nonsense são mutações pontuais que originam codões de terminação prematura (PTCs). A expressão de genes portadores de PTCs pode levar à síntese de proteínas truncadas. As proteínas truncadas caracterizam-se por serem menores e, na maioria das vezes, não possuem função biológica, apesar de poderem ter funções deletérias para a célula. Em condições normais, transcritos portadores de PTCs são degradados rapidamente através do processo de nonsense mediated mRNA decay (NMD). Quando um PTC atinge o sítio A ribossomal, os fatores de terminação da tradução ligam-se ao mesmo e a tradução termina imediatamente. A terapia de supressão consiste numa abordagem terapêutica que tem o objetivo de utilizar compostos de baixo peso molecular para induzir a incorporação de aminoaciltRNAs quase cognatos quando o ribossoma atinge um PTC. Assim, a tradução não termina prematuramente. Estudos anteriores mostraram que alguns aminoglicósidos possuem a capacidade de suprimir PTCs responsáveis por doenças, como fibrose quística e distrofia muscular de Duchenne. Algumas mutações nonsense são responsáveis pela β-talassemia. Neste estudo foram utilizados dois aminoglicósidos, canamicina e gentamicina, de modo a avaliar a sua capacidade em aumentar a competitividade de tRNAs quase cognatos com os fatores de terminação da tradução pelo sítio A ribossomal, na presença de um PTC, evitando dessa forma a terminação prematura da tradução.
As mutações nonsense são mutações pontuais que originam codões de terminação prematura (PTCs). A expressão de genes portadores de PTCs pode levar à síntese de proteínas truncadas. As proteínas truncadas caracterizam-se por serem menores e, na maioria das vezes, não possuem função biológica, apesar de poderem ter funções deletérias para a célula. Em condições normais, transcritos portadores de PTCs são degradados rapidamente através do processo de nonsense mediated mRNA decay (NMD). Quando um PTC atinge o sítio A ribossomal, os fatores de terminação da tradução ligam-se ao mesmo e a tradução termina imediatamente. A terapia de supressão consiste numa abordagem terapêutica que tem o objetivo de utilizar compostos de baixo peso molecular para induzir a incorporação de aminoaciltRNAs quase cognatos quando o ribossoma atinge um PTC. Assim, a tradução não termina prematuramente. Estudos anteriores mostraram que alguns aminoglicósidos possuem a capacidade de suprimir PTCs responsáveis por doenças, como fibrose quística e distrofia muscular de Duchenne. Algumas mutações nonsense são responsáveis pela β-talassemia. Neste estudo foram utilizados dois aminoglicósidos, canamicina e gentamicina, de modo a avaliar a sua capacidade em aumentar a competitividade de tRNAs quase cognatos com os fatores de terminação da tradução pelo sítio A ribossomal, na presença de um PTC, evitando dessa forma a terminação prematura da tradução.
Description
Orientação científica da Doutora Luísa Maria Ferreira
Romão Loison, Investigadora Principal do Departamento de Genética Humana
do Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge e do Doutor Luís Manuel
Souto de Miranda, Professor Auxiliar Convidado do Departamento de Biologia
da Universidade de Aveiro.
Dissertação de mestrado em Biologia Molecular e Celular, apresentada à Universidade de Aveiro, 2016
Dissertação de mestrado em Biologia Molecular e Celular, apresentada à Universidade de Aveiro, 2016
Keywords
Genómica Funcional e Estrutural Expressão Génica Terapia de Supressão β-talassemia β-globina NMD PTC Canamicina Gentamicina Kanamycin Gentamicin Suppression Therapy