Consequences of Balanced Translocations and Loss-of-function Mutations

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-3726-5
Title: Consequences of Balanced Translocations and Loss-of-function Mutations
Author: Luukkonen, Tiia Maria
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biosciences, Genetics
University of Helsinki, Institute for molecular medicine Finland (FIMM)
University of Helsinki, Department of Medical Genetics
National Institute for Health and Welfare, Public Health Solutions, Genomics and Biomarkers
University of Helsinki, Doctoral School in Health Sciences (DSHealth), Integrative Life Science Doctoral Program (ILS)
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Belongs to series: URN:ISSN:2342-317X
Abstract: Genetic alterations can have a dramatic impact on essential gene function through “natural” gene knockouts. This thesis explores two such alterations: balanced translocations and loss-of-function (LoF) mutations in two Finnish cohorts. In parts I-III we studied the consequences of balanced translocations in three Finnish families. Part IV focuses on the effect of skin barrier gene LoF mutations in Finnish atopic dermatitis patients. In studies I-III, we investigated potential disease-associated chromosomal translocations. Balanced translocations are caused by the rearrangement of segments between non-homologous chromosomes. Such rearrangements may have an impact on gene expression, and subsequently the phenotype. The current estimate of the prevalence of disease-associated de novo balanced chromosomal rearrangements (DBCRs) is 6 – 9%. Here, we aimed to genotype-phenotype delineation of three balanced translocations. Three DBCRs were identified using paired end (PES) and mate pair (MPS) next generation sequencing. The phenotypes were (1) aortic (AA) and intracranial aneurysm (IA), (2) strokes and vascular manifestations, and (3) developmental verbal dyspraxia. In study I, we showed that the t(10;11) translocation disrupts intron 1 of neurotrimin (NTM) at 11q24, in a strong candidate region for aneurysm and subsequent hemorrhage due to rupture. In study II, we identified identical t(1;12) translocations in two apparently independent families with distinct vascular phenotypes. In study III, we demonstrated that t(1;18) breaks intron 1 of the solute carrier family 14 member 2 (SLC14A2) gene in a family with verbal dyspraxia. Our results from the balanced translocation studies demonstrate the feasibility of PES and MPS for the identification of candidate genes in patients with potentially disease-associated chromosome rearrangements. Study I facilitated the identification of a potential candidate gene for IA/AA. In study II, we identified identical translocations within conserved haplotypes, outside putative genes, pointing to a gene malfunction caused by a position effect. Study III facilitated the identification of a potential candidate gene for developmental verbal dyspraxia. Study IV focused on LoF mutations in atopic dermatitis (AD). Since the mid-20th century, the lifetime prevalence of AD has increased up to 30% in several Nordic countries. Prevalent filaggrin (FLG) LoF mutations are the most significant risk factors for AD. Due to its genetic makeup Finland provides special opportunities for studying the medical impact of low frequency (0.5% ≤ 5%) LoF variants. We aimed to assess the effect of FLG LoF mutations on the risk of AD and treatment response, and to evaluate their usefulness as possible biomarkers. In addition, we included variants in ten essential skin barrier genes into the study. Study IV represents the first analysis of FLG and other barrier gene mutations in relation to AD in the Finnish population. Our data confirmed FLG mutations as risk factors for AD in Finns, but we observed that the FLG carrier frequencies were notably lower in Finns compared with reported frequencies in other populations. We can conclude that despite the significant effect of FLG mutations in Finnish AD patients, they explain only a portion of the total genetic burden of AD. Finally, we also observed that disease severity and treatment response were independent of patient FLG status, which questions the feasibility of FLG mutations as biomarkers in predicting treatment response.Perimän muutoksilla voi olla dramaattinen vaikutus jos ne katkaisevat tai hiljentävät tietyn solun toiminnalle välttämättömän geenin ilmentymisen ja toiminnan. Tässä väitöskirjassa tarkasteltiin tasapainoisia translokaatioita ja geenitoiminnan hävittäviä loss-of-function (LoF) mutaatioita kahdessa suomalaisotoksessa. Osioissa I-III tutkittiin tasapainoisten translokaatioiden vaikutuksia 3:ssa suomalaissuvussa. Osiossa IV tutkittiin ihossa ilmentyvien rakennegeenien LoF-mutaatioita suomalaisissa atopiapotilaissa. Osatöissä I-III perehdyimme tasapainoisiin translokaatioihin, jotka voivat vaikuttaa geenien ilmentymiseen, ja edelleen yksilön ominaisuuksiin tai sairauksiin. Tasapainoisessa kromosomitranslokaatiossa kahden kromosomin osat vaihtavat paikkaa keskenään. Nykyarvion mukaan 6 - 9% niistä aiheuttaa tauteja, mutta systemaattinen tutkimustieto sairastavuudesta kuitenkin puuttuu. Pyrimme selvittämään kattavasti 3:n tasapainoisen translokaation aiheuttamia geno- ja fenotyyppimuutoksia tautien taustalla. Tutkimuksessamme tunnistettiin 3 tauteihin assosioituvaa translokaatiota paired end (PES) ja mate pair (MPS) –sekvensointiteknologioita hyödyntäen. Tutkituissa suvuissa oli 1) aortta- (AA) ja intrakraniaalista (IA) aneurysmaa, 2) aivoinfarkteja ja vaskulaarisia oireita ja 3) kehityksellistä verbaalista dyspraksiaa. Ensimmäisessä osatyössä paikannettu translokaatio t(10;11) katkaisee neurotrimin (NTM) –geenin kromosomialueella 11q24, jonka on aikaisemmin epäilty liittyvän aortta- ja aivoverisuonipullistumiin sekä niiden repeämisestä johtuviin verenvuotoihin. Toisessa osatyössä tunnistimme yllättäen täysin identtisen translokaation t(1;12) kahdessa erillisessä perheessä, joissa esiintyy erilaisia verisuonisairauksia. Kolmannessa osatyössä paikannettu translokaatio t(1;18) katkaisee SLC14A2-geenin perheessä jossa esiintyy verbaalista dyspraksiaa. Translokaatiotutkimuksemme tulokset osoittavat PES ja MPS menetelmien soveltuvuuden kromosomikatkoksien paikantamisessa. Ensimmäinen osatyö mahdollisti aneurysmaehdokasgeenin tunnistamisen. Toisessa osatyössä paikansimme kahdessa erillisessä perheessä täysin identtiset translokaatiot konservoituneisiin haplotyyppeihin geenityhjälle alueelle, viitaten läheisten geenien mahdolliseen säätelyn häiriöön paikkavaikutuksen kautta. Kolmas osatyö taas mahdollisti dyspraksia-ehdokasgeenin löytämisen. Viimeisessä osatyössä (IV) tutkittiin atopiaa jonka elinaikainen esiintyvyys on 1900-luvun puolivälistä noussut jopa 30%:iin Pohjoismaissa. Filaggriini (FLG) -geenin inaktivoivat LoF-mutaatiot ovat merkittävin atopian riskitekijä. Suomalaisväestön geneettinen omaleimaisuus tarjoaa erityispuitteet harvinaisten LoF-varianttien terveysvaikutusten tutkimukselle. Näin ollen päätimme arvioida FLG-geenin LoF-mutaatioita atopian riskitekijöinä, sekä niiden vaikutusta atopian hoitovasteeseen. Tutkimuksessa tarkasteltiin lisäksi 10:n ihossa ilmentyvän geenin vaikutusta atopiaan. Neljännessä osatyössä analysoimme ensimmäistä kertaa suomalaisaineistossa FLG-geenin merkitystä atopian riskitekijänä. Tulokset vahvistavat, että FLG-mutaatiot altistavat atopialle, mutta yllättäen havaitsimme, että tietyt Euroopassa yleiset mutaatiot ovat Suomessa huomattavan harvinaisia. Löydös antaa viitteitä muiden geneettisten atopian riskitekijöiden olemassaolosta suomalaisväestössä. Tutkimuksessamme myös havaittiin, että atopian vaikeusaste ja hoitovaste olivat riippumattomia tutkimistamme FLG muutoksista, mikä näin ollen kyseenalaistaa FLG-mutaatioiden hyödyllisyyden atopian hoitovasteen biomarkkereina.
URI: URN:ISBN:978-951-51-3726-5
http://hdl.handle.net/10138/225270
Date: 2017-11-03
Subject:
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record