MicroRNA expression profile in epilepsy: breaking molecular barriers / Perfil de expressão microRNAs em epilepsia: revelando novos mecanismos moleculares

BACKGROUND: MicroRNAs (miRNAs) are small RNA molecules (21-24 nt) that negatively regulate gene expression, either by repression of translation or by degradation of messenger RNA. These molecules are involved in many important processes including cell differentiation, neurogenesis, formation of nervous system and others. Mesial temporal lobe epilepsy and epilepsy caused by cortical dysgenesis are among the leading causes of drug resistant epilepsy. OBJECTIVES: The objectives of this study were to characterize the expression profile of miRNAs and to investigate their regulation in mesial temporal lobe epilepsy (MTL) and in focal cortical dysplasias (FCDs). METHODS: Total RNA was extracted from hippocampal and neocortical tissue, maintained in paraffin or fresh-frozen, from patients who underwent surgery for seizure control. For comparison we used tissue obtained from autopsy. RNA was extracted and used in real time PCR reactions (157 miRNAs analyzed) or microarray chips (847 miRNAs analyzed). RESULTS: Bioinformatics analyzes identified three miRNAs with expression significantly different in patients with MTLE: let-7d, miR-29b and miR-30d; while in patients with FCDs we found 23 microRNAs differentially expressed. In addition, we found that different pathological forms of had different molecular signatures. CONCLUSIONS: The possible genes regulated by miRNAs with differential expression in tissue with mesial temporal sclerosis (MTS) are mainly related to neurogenesis and apoptosis. While in DCFs they were predominantly related to cell proliferation and migration. Our results demonstrate the importance of miRNA regulation the in molecular processes that lead to the lesions present in the MTS and the FCDs.

INTRODUÇÃO: MicroRNAs (miRNAs) são pequenas moléculas de RNA (21-24 nt) que regulam negativamente a expressão gênica, seja pela repressão da tradução ou pela degradação do RNA mensageiro. Essas moléculas estão envolvidas em muitos processos importantes incluindo diferenciação celular, neurogênese, formação do sistema nervoso entre outras. A epilepsia de lobo temporal mesial e as epilepsias causadas por disgenesias corticias estão entre as principais causas de refratariedade ao tratamento medicamentos nas epilepsias. OBJETIVOS: Os objetivos desse trabalho foram elucidar o perfil de expressão dos miRNAs e investigar a regulação dos mesmos na epilepsia de lobo temporal mesial (ELTM) e nas displasias corticais focais (DCFs). MÉTODOS: RNA total foi extraído de tecidos de hipocampo e de neocórtex, tanto congelados fresco como em parafina, de pacientes que se submeteram a cirurgia para controle das crises. Para comparação utilizamos tecidos equivalentes provindos de autópsia. Para a análise da expressão dos miRNAs, o RNA extraído foi utilizado em reações de PCR em tempo real (157 miRNAs analisados) ou em chips de microarranjos (847 miRNAs analisados). RESULTADOS: Análises de bioinformática identificaram três miRNAs com expressão significantemente alterada em pacientes com ELTM: let-7d, miR-29b e miR-30d; enquanto nos pacientes com DCFs foram encontrados 23 microRNAs diferencialmente expressos, sendo que o padrão de expressão foi diferente em diferentes formas histopatológicas de DCFs. CONCLUSÕES: Os possíveis genes regulados pelos miRNAs com expressão alterada nos tecidos com esclerose mesial temporal (EMT) estão relacionados principalmente com neurogênese e apoptose. Enquanto que nas DCFs estes estão predominantemente relacionados à proliferação e migração celular. Nossos resultados demonstram a relevância da regulação por miRNAs nos processos moleculares que culminam com a formação das lesões presentes na EMT e nas DCFs. A complexidade dessa regulação começa agora a ser desvendada e pode resultar não só na elucidação dos processos biológicos envolvidos, como também na identificação de biomarcadores de potencial uso clínico nas epilepsias.

Estudos genéticos e moleculares em um grande grupo de pacientes com malformações do córtex cerebral / Genetics and molecular study in group of patients with malformations of cerebral cortex

OBJETIVOS: As malformações do córtex cerebral (MCC) são uma causa importante de epilepsia. Nossas metas foram: triagem de mutações em genes associados às MCC (FLN1, LIS1, DCX e EMX2), investigar funcionalmente as mutações e mapear o locus para polimicrogiria perisylviana familiar. MÉTODOS: A triagem de mutações foi realizada por PCR, DHPLC e sequênciamento. Estudo funcional foi realizado por RT-PCR, PCR em tempo real e HUMARA. O estudo de ligação foi realizado por PCR e análise com programas Fragment Profiler® e MLINK®. RESULTADOS: Mutações deletérias foram identificadas em 3/108 pacientes. Uma mutação de splicing (G987C) em FLN1 foi identificada em duas pacientes aparentadas com heterotopia nodular periventricular. Mudança no padrão de inativação do cromossomo X é responsável pelas diferenças clínicas entre as pacientes. Uma substituição A1385C (H277P) foi identificada em LIS1 em um indivíduo com lissencefalia. Alterações neutras foram identificadas em DCX e EMX2. A análise de ligação identificou um locus em Xq27.2-Xq27.3 para polimicrogiria familiar. CONCLUSÃO: Mosaicismo, mutações em regiões não codificantes, deleções, rearranjos e casos atípicos podem estar contribuindo para a baixa freqüência de mutações identificadas. Esquizencefalia e polimicrogiria parecem não ter base genética relacionada com o gene EMX2. Um novo locus candidato em Xq27.2-Xq27.3 foi identificado para polimicrogiria perisylviana familiar.

OBJECTIVES: Malformations of cerebral cortex (MCC) are an important cause of epilepsy. Our main goals were: to search for mutations in genes responsible for MCC (FLN1, LIS1, DCX and EMX2), to map the locus for familial perisylvian polymicrogyria and to investigate the molecular mechanisms of the mutations identified. Methods: Mutation screening was performed by PCR, DHPLC and sequencing. HUMARA and Real Time PCR were performed to study the molecular mechanisms of mutations. Linkage analysis was carried out by PCR, Fragment profiler® and MLINK® software. RESULTS: Deleterious mutations were identified in 3/108 patients. We found a G987C splicing mutation in the FLN1 in two related patients with periventricular nodular heterotopia. Skewed X-chromosome inactivation was detected as the possible mechanism responsible for clinical differences observed in the two patients. An A1385C transversion (H277P) in LIS1 was identified in one patient with lisencephaly. Only neutral variants were identified in DCX and EMX2. Linkage analysis has detected a locus in Xq27.2-Xq27.3 for familial polymicrogyria. CONCLUSION: We believe that the low frequency of mutations identified may be due to mosaicism, mutations in non-coding regions, deletions and patients with atypical neuroimaging findings. Deleterious mutations in EMX2 were not found in patients with schizencephaly and polymicrogyria. We found a locus for familial perisylvian polymicrogyria in Xq27.2-Xq27.3.