Hardy-Weinberg Equilibrium in different mitochondrial haplogroups of four genes associated with neuroprotection and neurodegeneration / Equilíbrio de Hardy-Weinberg em diferentes haplogrupos mitocondriais de quatro genes associados à neuroproteção e neurodegeneração

ABSTRACT Background: Malfunctioning or damaged mitochondria result in altered energy metabolism, redox equilibrium, and cellular dynamics and is a central point in the pathogenesis of neurological disorders such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease and Amyotrophic Lateral Sclerosis. Therefore, it is of utmost importance to identify mitochondrial genetic susceptibility markers for neurodegenerative diseases. Potential markers include the respiratory chain enzymes Riboflavin kinase (RFK), Flavin adenine dinucleotide synthetase (FAD), Succinate dehydrogenase B subunit (SDHB), and Cytochrome C1 (CYC1). These enzymes are associated with neuroprotection and neurodegeneration. Objective: To test if variants in genes RFK, FAD, SDHB and CYC1 deviate from Hardy-Weinberg Equilibrium (HWE) in different human mitochondrial haplogroups. Methods: Sequence variants in genes RFK, FAD, SDHB and CYC1 of 2,504 non-affected individuals of the 1,000 genomes project were used for mitochondrial haplogroup assessment and HWE calculations in different mitochondrial haplogroups. Results: We show that RFK variants deviate from HWE in haplogroups G, H, L, V and W, variants of FAD in haplogroups B, J, L, U, and C, variants of SDHB in relation to the C, W, and A and CYC1 variants in B, L, U, D, and T. HWE deviation indicates action of selective pressures and genetic drift. Conclusions: HWE deviation of particular variants in relation to global populational HWE, could be, at least in part, associated with the differential susceptibility of specific populations and ethnicities to neurodegenerative diseases. Our data might contribute to the epidemiology and diagnostic/prognostic methods for neurodegenerative diseases.

RESUMO Introdução: Mitocôndrias defeituosas ou danificadas resultam em alterações do metabolismo energético, equilíbrio redox e dinâmica celular e são, portanto, identificadas como o ponto central da patogênese em muitos distúrbios neurológicos, como a doença de Alzheimer, a doença de Parkinson, a doença de Huntington e a Esclerose Lateral Amiotrófica. Portanto, é de fundamental importância identificar marcadores de susceptibilidade genética mitocondrial para doenças neurodegenerativas. Entre os potenciais marcadores relevantes estão as enzimas da cadeia respiratória riboflavina quinase (RFK), flavina adenina dinucleotídeo sintetase (FAD), succinato desidrogenase subunidade B (SDHB) e citocromo C1 (CYC1). Estas enzimas estão associadas à neuroproteção e à neurodegeneração. Objetivo: Testar se variantes nas sequências dos genes RFK, FAD, SDHB e CYC1 desviam do Equilíbrio de Hardy-Weinberg (HWE) em diferentes haplogrupos mitocondriais humanos. Métodos: Neste trabalho utilizamos os variantes nos genes RFK, FAD, SDHB e CYC1 de sequências de 2.504 indivíduos não afetados do projeto de 1.000 genomas para o cálculo dos valores de HWE em diferentes haplogrupos mitocondriais. Resultados: As variantes de RFK desviam de HWE nos haplogrupos G, H, L, V e W, variantes de FAD nos haplogrupos B, J, L, U e C, variantes de SDHB em relação às variantes C, W e A e CYC1 em B, L, U, D e T. O desvio de HWE indica a ação de pressões seletivas e desvio genético. Conclusões: O desvio do HWE de variantes particulares em relação ao HWE populacional global poderia estar, pelo menos em parte, associado à suscetibilidade diferencial de populações e etnias específicas a doenças neurodegenerativas. Nossos dados podem contribuir para a epidemiologia e métodos diagnósticos/prognósticos para doenças neurodegenerativas.

Identification of genes differentially expressed in hyphae of Candida albicans

A transição morfológica de levedura para hifa é essencial para a virulência de Candida albicans. Esta transição envolve a expressão de genes hifa-específicos que estão sob o controle de fatores transcricionais. Para descobrir genes hifa-específicos utilizamos um método de triagem diferencial, onde clones de biblioteca de DNA genômico foram hibridizados com sondas de cDNA de levedura e hifa. Dois clones com aumento de expressão em hifa foram selecionados. O sequenciamento dos insertos destes clones permitiu a identificação de dois genes metabólicos importantes: CaHXT7 (high-affinity hexose transporter) e CaYLL34 (da família AAA ATPase). As ORFs completas destes genes foram caracterizadas e a análise das proteínas hipotéticas revelou que: (1) CaHxt7p tem um domínio de transportador de hexose e (2) CaYll34 tem dois domínios AAA ATPase. Este é o primeiro estudo que demonstra aumento de expressão de genes metabólicos em hifas de C. albicans. Ainda, a associação dos produtos de CaHXT7 e CaYLL34 com a formação de hifas torna estas proteínas potenciais novos alvos para drogas antifúngicas.

Identification of genes differentially expressed in hyphae of Candida albicans

The ability to switch from yeast to hyphal forms is essential for Candida albicans virulence. This morphological switch involves the expression of hyphal-specific genes under the control of transcriptional factors. To contribute to the discovery of hyphal-specific genes, we used a differential screening method where clones of a genomic DNA library were hybridized with yeast and hyphal cDNA probes. Two clones with increased expression in hyphae were selected for study. Sequencing these clones, we found that they encoded two important metabolic genes, CaHXT7 (high-affinity hexose transporter) and CaYLL34 (member of the AAA ATPase family). CaHXT7 and CaYLL34 ORFs were completely determined. Analyses of the putative proteins show that: (1) CaHxt7p has one hexose transporter domain and (2) CaYll34p has two AAA ATPase domains. These results show, for the first time, increased expression of metabolic genes in C. albicans hyphae. Also, because the proteins encoded by CaHXT7 and CaYLL34 may be necessary for the switching to hyphae, they could be new targets for antifungal drugs.

A transição morfológica de levedura para hifa é essencial para a virulência de Candida albicans. Esta transição envolve a expressão de genes hifa-específicos que estão sob o controle de fatores transcricionais. Para descobrir genes hifa-específicos utilizamos um método de triagem diferencial, onde clones de biblioteca de DNA genômico foram hibridizados com sondas de cDNA de levedura e hifa. Dois clones com aumento de expressão em hifa foram selecionados. O sequenciamento dos insertos destes clones permitiu a identificação de dois genes metabólicos importantes: CaHXT7 (high-affinity hexose transporter) e CaYLL34 (da família AAA ATPase). As ORFs completas destes genes foram caracterizadas e a análise das proteínas hipotéticas revelou que: (1) CaHxt7p tem um domínio de transportador de hexose e (2) CaYll34 tem dois domínios AAA ATPase. Este é o primeiro estudo que demonstra aumento de expressão de genes metabólicos em hifas de C. albicans. Ainda, a associação dos produtos de CaHXT7 e CaYLL34 com a formação de hifas torna estas proteínas potenciais novos alvos para drogas antifúngicas.