Genomic imprinting: genetic mechanisms and phenotypic consequences in Prader-Willi and Angelman syndromes

Chromosomal 15q11-q13 region is of great interest in Human Genetics because many structural rearrangements have been described for it (deletions, duplications and translocations) leading to phenotypes resulting in conditions such as the Prader-Willi (PWS) and Angelman (AS) syndromes which were the first human diseases found to be related to the differential expression of parental alleles (genomic imprinting). Contrary to Mendelian laws where the parental inheritance of genetic information does not influence gene expression, genomic imprinting is characterized by DNA modifications that produce different phenotypes depending on the parental origin of the mutation. Clinical manifestation of PWS appears when the loss of paternally expressed genes occurs and AS results from the loss of a maternally expressed gene. Different genetic mechanisms can lead to PWS or AS, such as deletions, uniparental disomy or imprinting mutation. In AS patients an additional class occurs with mutations on the UBE3A gene. Studies of PWS and AS patients can help us to understand the imprinting process, so that other genomic regions with similar characteristics can be located, and different syndromes can have their genetic mechanisms elucidated.O segmento cromossômico 15q11-q13 é de grande interesse em Genética Humana uma vez que diversos rearranjos estruturais têm sido descritos nessa região (deleções, duplicações e translocações) resultando em fenótipos diferentes como os das síndromes de Prader-Willi (PWS) e Angelman (AS), que foram as primeiras doenças humanas a serem relacionadas com a expressão diferencial de alelos parentais (imprinting genômico). Contrário às leis de Mendel onde a herança parental da informação genética não influencia a expressão gênica, o imprinting genômico é caracterizado por modificações no DNA que produzem diferentes fenótipos dependendo da origem parental da mutação. A manifestação clínica da PWS aparece quando ocorre a perda de genes com expressão exclusivamente paterna, e a AS resulta da perda do gene com expressão exclusivamente materna. Diferentes mecanismos genéticos podem resultar em PWS ou AS como deleções, dissomia uniparental ou mutações no processo de imprinting. Em pacientes com AS existe uma classe adicional de pacientes com mutação no gene UBE3A. Estudos de pacientes com PWS e AS podem ajudar no entendimento do processo de imprinting e, assim, outras regiões do genoma com características similares podem ser localizadas, e diferentes síndromes podem ter seus mecanismos genéticos elucidados