ASPECTOS GENETICOS DEL SINDROME DE ANGELMAN
CONSEJO GENETICO Y DIAGNOSTICO PRENATAL

David Poyatos Andújar. (1)
Miriam Guitart Feliubadaló (2)
M Dolors Coll Sandiumenge (1)

(1) Universidad Autónoma de Barcelona.
Departamento de Biología Celular y Fisiología (Bellaterra).
(2) Corporación Sanitaria Parc Taulì. Laboratorio. (Sabadell)

Indice

Introducción

Principales alteraciones genéticas (origen del SA).

Técnicas de diagnóstico

Consejo genético y diagnóstico prenatal.

Bibliografía.

INTRODUCCION

La primera alteración genética que se relacionó con el Síndrome de Angelman (SA) fue una deleción en el cromosoma 15, en la región q11-q13 del brazo largo. Este hallazgo se evidenció después de realizar un estudio cromosómico de alta resolución en pacientes afectos de SA(1,2).

Cuando se descubrió esta deleción en el SA se vio que ésta era idéntica a la deleción que causaba el Síndrome de Prader-Willi (SPW). Sin embargo el SPW presenta unas características bien distintas al SA. Posteriormente, mediante técnicas moleculares para el estudio del ADN, se demostró que la deleción en el SPW siempre ocurría en el cromosoma 15 de origen paterno, mientras que la deleción en el SA siempre tenía lugar en el cromosoma 15 de origen materno. A partir de esta observaciones se dedujo que los genes responsables del SPW solo eran activos en el cromosoma 15 de origen paterno y los genes responsables del SA únicamente eran activos en el cromosoma 15 de origen materno.

El hecho de que los genes se expresen en un cromosoma u otro, dependiendo de su origen parental, es debido al mecanismo llamado "Imprinting". Este mecanismo es el responsable de la inactivación selectiva de los genes, siendo la metilación uno de los factores claramente implicados en el Imprinting. La metilación supone la incorporación de un grupo metilo en el ADN y ello impide la expresión de los genes.

Actualmente se conoce que los genes implicados en cada uno de estos síndromes (SA y SPW) están localizados en dos zonas distintas dentro de la región 15q11-q13.

El gen UBE3A, recientemente localizado en la región SA(3,4,5), es un gen candidato para ser responsable de la aparición del SA.

Principales alteraciones genéticas (origen del SA).

Las alteraciones genéticas que originan el SA tienen como causa común la pérdida o inactivación de genes maternos en la región 15q11-q13. El tipo de alteraciones genéticas descritas hasta el momento y la frecuencia hallada entre los pacientes, son las siguientes:

CONCEPTOS

Deleción

Consiste en la pérdida de un fragmento de 1-4 Mb del cromosoma 15 materno. Este fragmento de la región 15q11-q13 contiene genes del SA, algunos de estos genes no han sido identificados todavía. Dado que tenemos dos copias de cada gen, una en cada cromosoma (paterno y materno), esta pérdida supone que sólo quede una copia del gen en el cromosoma paterno. Sin embargo, esta copia no es funcional debido al mecanismo de Imprinting que inactiva al gen paterno en esta región. Por tanto la deleción en los pacientes con SA significa no tener una serie de genes necesarios para realizar funciones celulares determinadas.

Las deleciones son unas alteraciones cromosómicas que pueden aparecer por primera vez en los gametos de la madre de forma esporádica. Reorganizaciones cromosómicas como las translocaciones(6) e inversiones pueden ser responsables de la rotura y pérdida de este fragmento.

Disomía Uniparental paterna(7,8)

Cuando los dos cromosomas 15 se heredan del padre y no hay aportación de la madre. No hay cromosoma 15 materno. Como resultado del Imprinting de los genes del cromosoma paterno en esta región están inactivados y no se expresan. Este hecho equivale a la ausencia funcional de genes del SA. En la deleción hay una ausencia física, no están esos genes, en cambio, en la disomía Uniparental paterna sí están los genes pero no se expresan.

Las disomías están relacionadas con un mal reparto de cromosomas en la división (meiosis) de las células germinales para formar los gametos. La situación más frecuente que conduce a una disomía es:

La fecundación de un ovocito normal por un espermatozoide disómico (dos cromosomas 15 normales o dos cromosomas 15 trascolados). Se origina una trisomía del 15 (tres cromosomas 15) que desemboca en aborto. En ocasiones esta trisomía puede ser corregida eliminando al azar uno de los cromosomas 15 en exceso. Si se elimina el cromosoma 15 materno el feto presentará el SA por disomía Uniparental paterna, si se elimina un cromosoma 15 paterno el feto será normal.

Alteración del Imprinting:

Error por el cual, en la línea germinal de los progenitores (células que producen los espermatozoides y ovocitos), no se borra la marca del Imprinting (impronta) que determina de qué padre procede el cromosoma 15. Este error implica que no se expresen genes en la región del SA. Genes que deberían haberse activado, no lo hacen y permanecen silenciosos.

Cada individuo, en sus células reproductoras, debe borrar la impronta de sus padres y escribir la suya en función de su sexo. Así, si tomamos como ejemplo a una mujer, ésta tendrá un cromosoma 15 con impronta paterna, procedente del padre, y un cromosoma 15 con impronta materna, procedente de la madre, en todas las células de su cuerpo salvo en sus gametos (ovocitos). Los gametos son células que sólo tienen la mitad de los cromosomas (23 en lugar de 46), por tanto sólo tendrán un cromosoma 15. Este cromosoma 15 deberá llevar únicamente una señal que haga referencia al sexo de esa persona (señal materna si es una mujer o señal paterna si es un hombre). Con esta señal se está indicando que una mujer transmite a su descendencia cromosomas "femeninos", y un hombre cromosomas "masculinos". Por este motivo, en la línea germinal, es necesario borrar la impronta del padre en las mujeres y la impronta de la madre en los hombres. Así todos los gametos producidos por una persona tendrán la misma impronta, y estará haciendo referencia al sexo de esa persona. Un error del Imprinting haría que una mujer transmitiera sus cromosomas con un Imprinting paterno.

El Imprinting está relacionado con la metilación del DNA. Los genes metilados no se expresan. De este modo con la impronta se están inactivando genes, pero estos genes que se inactivan no son los mimos en el padre que en la madre, es lo que se llama expresión diferencial según el sexo. De este modo, cuando se altera el patrón de metilación por una mutación del Imprinting, lo que está sucediendo es la inactivación de genes maternos para el SA. El embrión interpreta que ha recibido los dos cromosomas del padre, y esto supone la falta de expresión de genes maternos en los dos cromosomas 15.

Estudio molecular normal:

Esta categoría engloba a los pacientes no diagnosticados con deleción, disomía Uniparental o mutación de Imprinting.

Estudios recientes en dos familias con SA han puesto de manifiesto que presentaban mutaciones intragénicas en el k gen UBE3A 3,4. Estas mutaciones son cambios en la secuencia de un gen individual que impiden producir una proteína funcional.

El gen UBE3A, considerado como posible gen candidato del SA, está metilado en el cerebro pero no en otras partes del organismo(9). Esto supone que una mutación dentro de este gen en el cromosoma materno llevaría a la falta de expresión en el cerebro, puesto que aquí el gen paterno está imprintado (inactivado).

TECNICAS DE DIAGNOSTICO

Análisis cromosómico

Para realizar esta técnica es necesario sangre del paciente. Se emplea básicamente para identificar translocaciones y otras reordenaciones cromosómicas que pudieran afectar a la región del SA. Consiste en observar si los cromosomas de una persona (Cariotipo) son normales. Es conveniente realizar el Cariotipo de alta resolución, aunque este análisis es insuficiente para detectar todas las deleciones, ya que puede dar falsos negativos o falsos positivos.

FISH (Hibridación in situ fluorescente)

Con esta técnica se puede detectar, con bastante fiabilidad, la presencia de deleción en 15q11-q13. Se realiza a partir de sangre del paciente. Tras cultivo se hacen extensiones de cromosomas metafásicos. Sobre estos cromosomas se emplean las sondas D15S10 y SNRPN que hibridan con la región crítica del SA, además de una sonda centromérica (15 alpha satélite) como control de hibridación. Con un microscopio de fluorescencia se valoran en la preparación unas 50 metafases para cada una de las sondas empleadas, observando si la deleción está presente o ausente.

Estudio de microsatélites (PCR)

Para realizar este estudio es necesario ADN del paciente y de los padres. Esta técnica usa marcadores de ADN (microsatélites) para seguir la herencia de los cromosomas 15. Determina la procedencia de los cromosomas, indicando si el hijo ha recibido un cromosoma 15 de cada progenitor (herencia biparental), o bien si sólo ha recibido cromosomas 15 paternos (disomía Uniparental paterna). También puede detectar si existe una deleción al no observarse marcadores maternos. Sin embargo, a veces, puede ser difícil diferenciar entre una deleción y una disomía Uniparental. En estos casos el diagnóstico se realiza en combinación con la FISH, confirmando si se ha producido o no una deleción.

En este estudio se emplea la técnica de la PCR para amplificar fragmentos del genoma (marcadores de ADN) muy variables en la población. Esta variabilidad es parecida a las huellas dactilares, cada uno tiene una combinación de fragmentos propios. Esto permite saber que marcadores ha recibido el hijo de una pareja, el cual presentará una combinación de los marcadores que tienen sus padres. Así, en una persona afectada con el SA, debido a deleción o disomía Uniparental paterna, no se encontrarán marcadores maternos para la región 15q11-q134, solo habrá marcadores paternos. Y en los casos de mutación de Imprinting o herencia biparental se observarán marcadores de ambos progenitores.

Análisis de metilación

Para realizar este estudio sólo hace falta ADN del paciente. Es la técnica más informativa ya que identifica las principales alteraciones asociadas al SA (deleción, disomía Uniparental o alteración del Imprinting), pero no permite precisar de qué tipo de alteración se trata. Se basa en el patrón de metilación que es específico según los cromosomas sean de origen paterno o materno. De modo que si el análisis de metilación muestra el patrón paterno, se confirma el SA. Para diferenciar entre deleción y disomía Uniparental se han de realizar los estudios de FISH y/o microsatélites.

Los análisis de metilación se están realizando con la sonda PW71B para el locus D15S63 10 y con la sonda KB17 para el exón –1 del gen SNRPNM 11. Para realizar este estudio se emplea la combinación de una serie de enzimas de restricción sensibles a metilación (actúan como si fueran tijeras) que cortan el ADN por unos lugares específicos si no están metilados. Esto da lugar a fragmentos de distinto tamaño, procediendo el menor del padre, al poder ser cortado, y el mayor de la madre, que no ha sido cortado. Así un patrón de metilación normal estará determinado por dos fragmentos de distinto tamaño, uno paterno y otro materno. En el SA sólo estará el fragmento menor procedente del padre, es lo que se llama patrón de metilación paterno, y es característico de los pacientes con SA.

Otras alternativas:

Cuando con las técnicas descritas no se observa una alteración genética, el diagnóstico se realiza en base a las características clínicas. De momento no se dispone de una técnica para analizar a estos pacientes. Se piensa en mutaciones dentro del gen UBE3A podrían ser las responsables, posiblemente junto a otras alteraciones desconocidas, del grupo de pacientes (20-25%) con SA no diagnosticados molecularmente. Si se confirma esta idea se abrirán las puertas a nuevas técnicas de diagnóstico (test de la proteína truncada, secuenciación, análisis mutacional) no empleadas hasta el momento en el estudio de este síndrome.

CONSEJO GENETICO Y DIAGNOSTICO PRENATAL

El consejo genético para el SA depende del mecanismo molecular que lo origine, que como ha sido comentado anteriormente, este puede ser por:

La mayoría de los casos ocurren de forma esporádica, sin embargo algunas familias presentan un riesgo de recurrencia, según se comenta a continuación.

BIBLIOGRAFIA

1. Greenberg F, Ledbetter DH, et al., 1987. Deletions of proximal 15q without Prader Willi syndrome. Am J Med Genet 28: 813-820.
2. Magenis RE, Brown MG., et al., 1987. Is Angelman syndrome an alternate result of del (15) (q11-q13) ¿. Am J Med Genet. 28: 45-43.
3. Kishino T, et al., 1997. UBE3A/E6-AP mutations cause Angelman syndrome. (<i> Nat Genet Vol 15: 70-73.
4. Matsuura T, et al., 1997. De novo truncating mutations in E6-AP ubiquitin-protein ligase gene(UBE3A) in Angelman sundrome. Nat Genet Vol 15: 74-76.
5. Rougeulle C, Glatt H, Lalande M, 1997. The Angelman syndrome candidate gene, UBE3A/E6-AP, is imprinted in brain. Nat Genet Vol 17:14-15. (Correspondence).
6. Freeman SB, May KM, Pettay D, Fernhoff PM, Hassold TJ. 1993. Paternal uniparental disomy in a child a balanced 15;15 traslocation and Angelman syndrome. Am J Med Genet 45:625-630.
7. Malcom S, Clayton-Smith J, Nichols M, Robb S, Webb T, Armour JAL, Jeffreys AJ, Pembrey ME. 1991. Uniparental paternal disomy in Angelman’s syndrome. Lancet 337: 694-697.
8. Nicholls RD, Pai GS, Gottlieb W, Cantu ES. 1992. Paternal uniparental disomy of chromosome 15 in a child with Angelman syndrome. Ann Neurol 32: 512-518.
9. Vu T, Hoffman A. 1997. Imprinting of the Angelman syndrome gene, UBE3A, is restricted to brain. Nat Genet Vol. 17:12-13.
10. Dittrich B, Robinson WP, et al., 1992. Molecular diagnosis of the Prader-Willi and Angelman syndromes by detection of parent-of-origin specific DNA methylation in 15q11-q13. Hum Gennet 90: 313-315.

11. (11)Sutcliffe JS, Nakao M, et al., 1994. Deletions of differentially methylated CpG island at the SNRPN gene define a putative imprinting control region. Nat Genet 8: 52-58.

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Última modificación: 25 de mayo de 2007