Análise do impacto das variantes DGAT1 p.M435L e p.K232A em pré

Notícias

LarLar / Notícias / Análise do impacto das variantes DGAT1 p.M435L e p.K232A em pré

May 31, 2023

Análise do impacto das variantes DGAT1 p.M435L e p.K232A em pré

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8999 (2023) Citar este artigo

131 Acessos

Detalhes das métricas

DGAT1 desempenha um papel importante no metabolismo da gordura e na síntese de triacilglicerídeos. Apenas duas variantes de perda de função de DGAT1 alterando características de produção de leite em bovinos foram relatadas até o momento, ou seja, p.M435L e p.K232A. A variante p.M435L é uma alteração rara e tem sido associada ao salto do exon 16 que resulta em uma proteína truncada não funcional, e o haplótipo contendo p.K232A tem sido associado a modificações na taxa de splicing de vários íntrons DGAT1. Em particular, a causalidade direta da variante p.K232A na diminuição da taxa de splicing da junção do íntron 7 foi validada usando um ensaio de minigene em células MAC-T. Como ambas as variantes de DGAT1 demonstraram ser spliceogênicas, desenvolvemos um ensaio de gene de comprimento total (FLGA) para reanalisar as variantes p.M435L e p.K232A em células HEK293T e MAC-T. A análise qualitativa por RT-PCR de células transfectadas com o construto de expressão DGAT1 de tamanho completo carregando a variante p.M435L destacou o salto completo do exon 16. A mesma análise realizada usando o construto carregando a variante p.K232A mostrou diferenças moderadas em comparação com o selvagem- type, sugerindo um possível efeito dessa variante no splicing do íntron 7. Finalmente, análises quantitativas de RT-PCR de células transfectadas com o construto portador de p.K232A não mostraram nenhuma modificação significativa na taxa de splicing dos íntrons 1, 2 e 7. Em conclusão, DGAT1 FLGA confirmou o impacto p.M435L observado anteriormente in vivo, mas invalidou a hipótese segundo a qual a variante p.K232A diminuiu fortemente a taxa de splicing do intron 7.

O diaglicerídeo O-aciltransferase 1 codificado pelo gene DGAT1 é a enzima que catalisa a síntese de triglicerídeos a partir de diglicerídeos e acil-coenzima A. Em 2002, a variante missense DGAT1 p.K232A (BTA14:611019AA>GC) foi associada a grandes variações de produção e composição do leite em bovinos1. A frequência desta variante depende da raça considerada, mas é comumente encontrada nas principais raças de vacas leiteiras. Devido ao seu importante resultado econômico na indústria de laticínios, o papel da variante bovina DGAT1 p.K232A tem sido extensivamente estudado e revisado2. De maneira global, a variante p.K232A foi associada a menor rendimento de gordura, teor de gordura e teor de proteína e maior produção de leite de proteína e lactose. Do ponto de vista funcional, esta variante demonstrou diminuir significativamente a atividade da enzima DGAT1, de forma concordante com a diminuição do percentual de gordura do leite medida em portadores heterozigotos e homozigotos de p.K232A3. Além disso, também foi detectado o uso de um sítio de splicing 5' críptico (5'SS) dentro do exon 8, mais acentuadamente em animais portadores do alelo p.K232. No entanto, esse mecanismo específico não foi identificado como um elemento importante que poderia explicar as alterações nos fenótipos do leite, pois a diferença em termos de razão de transcrição anormal/normal entre animais homozigotos para o alelo p.K232, homozigotos para o alelo p.A232 e heterozigotos foi fraco3.

Muito recentemente, Fink et al. investigou a spliceogenicidade da variante p.K232A mais profundamente usando uma abordagem baseada em métodos complementares in vivo e in vitro4. Depois de realizar uma análise de associação usando um conjunto de dados de RNA-seq mamário representando 375 vacas em lactação e 3128 variantes de sequência previamente imputadas situadas em um intervalo de 1 Mbp sobrepondo o gene DGAT1, eles observaram que o haplótipo contendo p.K232A associado in vivo com diminuição da expressão de DGAT1 e modificações da taxa de splicing de vários íntrons. Curiosamente, a variante p.K232A foi o principal SNP associado em relação à modificação do splicing dos íntrons 2 e 7. Além disso, um ensaio de minigene em células epiteliais mamárias bovinas (MAC-T) revelou que esta variante diminuiu a taxa de splicing do intron 7, o que significa que o p.K232A causa a modificação de splicing do intron 7 observada in vivo.

Full-length gene assays (FLGA) have been routinely used to analyse numerous splicing variants within the human SPINK1 geneA variant on pre-mRNA splicing. Gut 66, 2195–2196 (2017)." href="#ref-CR6" id="ref-link-section-d226774577e452">6,7,8,9,10 and 5’SS GT>GC or GC>GT variants in 43 different genesGT and GT>GC variants differ markedly in terms of their functionality and pathogenicity. Hum. Mutat. 41, 1358–1364 (2020)." href="/articles/s41598-023-36142-z#ref-CR11" id="ref-link-section-d226774577e459">11,GC variants capable of generating wild-type transcripts. Hum. Mutat. 40, 1856–1873 (2019)." href="/articles/s41598-023-36142-z#ref-CR12" id="ref-link-section-d226774577e462"12. In order to assess the spliceogenicity of a variant, the minigene assay is easier to employ than the FLGA and therefore more commonly used. The FLGA although presents two major advantages. First, the analysis of a splicing variant carried by a pre-mRNA transcript which has been generated by an episomal expression vector is more biologically relevant when integrating the whole gene sequence, since the nature and the length of the sequence context is known to impact RNA structures and splicing processes13,14,15. Next, the FLGA allows the assessment of any kind of genetic variants on splicing including deep intronic ones. Therefore, we created a bovine DGAT1 FLGA in order to validate the effect of both p.M435L and p.K232A on splicing in a robust experimental system./p>

Thus, we attempted to replicate the most compelling result from the Fink et al. study which was the decrease in the splicing rate of junction 7 caused by the p.K232A variant4. The possible effects on the splicing of introns 1 and 2 were also tested. In a manner comparable to theirs, we have set up quantitative RT-PCR and we have measured DGAT1 spliced and unspliced transcripts relative expression at each junction, as the average percentage of splicing, in MAC-T cells transfected with pcDNA3.1-DGAT1 constructs. We did not observe any significant difference between (WT) and (K232A) conditions on any splicing parameters related to junction 1, 2 or 7. Conversely, the minigene assay developed by Fink et al. showed a 4-fold increase in terms of spliced transcript relative expression for the p.K232 allele by comparison to the p.A232 allele in the context of the junction 7, what resulted in a dramatic rise of intron 7 splicing ratio. Such a strong discordance may seem a little surprising but it can be explained by differences in terms of methodological choices or technical considerations between both studies. First, and as we have mentioned in the introduction, using a truncated or chimeric genomic sequence of a gene to perform episomal splicing reporter assays is less reliable than using the full gene sequence. A minigene harbouring all exons of a gene but lacking several of its introns as used by Fink et al. may generate strong false positives. This kind of bias has been unmasked by Wu et al., who used FLGA to analyse the human SPINK1 c.194G>A variant previously classified as strongly spliceogenic using minigene assayA variant on pre-mRNA splicing. Gut 66, 2195–2196 (2017)." href="/articles/s41598-023-36142-z#ref-CR6" id="ref-link-section-d226774577e945"6,16. They revealed that this variant actually had no effect on splicing. Subsequently, it is also recognized that cell line-based experiments may suffer from a lack of reproducibility, especially when performed by different experimenters, in different laboratories, and using different cell preparations17. This may have contributed to conflicting results between our study and that of Fink et al./p>T, BTA14:608021C>T), but they were located outside the splice sites and far away from the two studied variants./p>C) and p.K232A (c.694AA>GC) variants were introduced into the pcDNA3.1-DGAT1 (WT) construct by means of the QuikChange II XL Site‐Directed Mutagenesis Kit (Agilent Technologies). Mutagenesis was performed in a 51 μl mixture containing 2.5 U PfuUltra HF DNA polymerase, 1 μl dNTP mix, 5 μl 10× reaction buffer, 3 μl QuikSolution, 20 ng pcDNA3.1-DGAT1, and 125 ng each mutagenesis primer M1 and M2 or alternatively M3 and M4 (Table 1). The PCR program had an initial denaturation at 95 °C for 1 min, followed by 18 cycles of denaturation at 95 °C for 50 s, annealing at 60 °C for 50 s, and extension at 68 °C for 28 min, and a final extension at 68 °C for 7 min. The post-PCR reaction mixture was treated with DpnI at 37 °C for 1 hr then 4 µL of the resulting products were transformed into XL10‐Gold Ultracompetent cells (Agilent Technologies). Transformed cells were spread on LB agar plates with 50 μg/ml ampicillin then several selected colonies were used to prepare miniprep plasmid productions with QIAprep Spin Miniprep Kit (Qiagen). Miniprep plasmids were analysed by Sanger sequencing in order to verify the successful introduction of the desired substitution and one large scale NucleoBond Xtra Midi EF plasmid production was done and quantified for each variant. Constructs harbouring p.M435L and p.K232A variants were named pcDNA3.1-DGAT1 (M435L) and pcDNA3.1-DGAT1 (K232A), respectively./p>A variant on pre-mRNA splicing. Gut 66, 2195–2196 (2017)./p>GT and GT>GC variants differ markedly in terms of their functionality and pathogenicity. Hum. Mutat. 41, 1358–1364 (2020)./p>GC variants capable of generating wild-type transcripts. Hum. Mutat. 40, 1856–1873 (2019)./p>