Molecular characteristics of Machado-Joseph disease mutation in 25 newly described Brazilian families

Machado-Joseph disease (MJD) is a form of autosomal dominant spinocerebellar ataxia first described in North-American patients originating from the Portuguese islands of the Azores. Clinically this disorder is characterized by late onset progressive ataxia with associated features, such as: ophthalmoplegia, pyramidal and extrapyramidal signs and distal muscular atrophies. The causative mutation is an expansion of a CAG repeat in the coding region of the MJD1 gene.We have identified 25 unrelated families segregating the MJD mutation during a large collaborative study of spinocerebellar ataxias in Brazil. In the present study a total of 62 family members were genotyped for the CAG repeat in the MJD1 gene, as well as 63 non-MJD individuals (126 normal chromosomes), used as normal controls. We observed a wide gap between the size range of the normal and expanded CAG repeats: the normal allele had from 12 to 33 CAGs (mean = 23 CAGs), whereas the expanded alleles ranged from 66 to 78 CAGs (mean = 71.5 CAGs). There were no differences in CAG tract length according to gender of affected individuals or transmitting parent. We observed a significant negative correlation between age at onset of the disease and length of the CAG tract in the expended allele (r = -0.6, P = 0.00006); however, the size of the expanded CAG repeat could explain only about 40% of the variability in age at onset (r2 = 0.4).There was instability of the expanded CAG tract during transmission from parent to offspring, both expansions and contractions were observed; however, there was an overall tendency for expansion, with a mean increase of +2.4 CAGs. The tendency for expansion appeared to the greater in paternal (mean increase of +3.5 CAGs) than in maternal transmissions (mean increase of +1.3 CAGs). Anticipation was observed in all transmissions in which ages at onset for parent and offspring were known; however, anticipation was not always associated with an increase in the expanded CAG repeat length. Our results indicate that the molecular diagnosis of MJD can be confirmed or excluded in all suspected individuals, since alleles of intermediary size were not observed.A doença de Machado-Joseph (MJD) é uma forma de ataxia espinocerebelar (AEC) de herança autossômica domi nante, que foi descrita inicialmente em pacientes norte-americanos provenientes das ilhas portuguesas dos Açores. Clinicamente essa doença é caracterizada por uma ataxia cerebelar progressiva, de início tardio e com algumas características associadas tais como: oftalmoplegia, sinais piramidais e extrapiramidais e amiotrofias. A mutação responsável é uma expansão de trinucleotídeos CAG localizada na região codificadora do gene MJD1.Como parte de um estudo colaborativo sobre AEC no Brasil, nós identificamos 25 famílias, não aparentadas, segregando a mutação MJD. Nesse artigo nós relatamos as características moleculares do trinucleotídeo CAG presente no gene MJD1 em 62 indivíduos dessas famílias com MJD e em 63 indivíduos que não apresentam a mutação MJD (126 cromossomos normais) e que foram considerados como controles. Nós observamos uma grande diferença entre o tamanho dos alelos CAG normais e expandidos. Os alelos normais variaram entre 12 e 33 CAGs (média de 23 CAGs), enquanto que os alelos expandidos tiveram de 66 a 78 CAGs (média de 71.5 CAGs). Não encontramos nenhuma diferença entre o tamanho dos alelos expandidos em pacientes masculinos e femininos ou entre alelos transmitidos via paterna ou materna. Uma correlação negativa significante foi observada entre a idade de início da doença e o tamanho do segmento de CAG expandido (r = -0,6, P = 0,00006); no entanto o tamanho do segmento de CAG expandido foi responsável por somente 40% da variabilidade na idade de início da doença (r2 = 0.4).Nós observamos também instabilidade do segmento expandido de CAG durante a transmissão de pais para filhos. Expansões e contrações foram observadas; contudo, houve uma tendência geral para expansão, com um aumento médio de +2,4 CAGs. Essa tendência para expansão pareceu ser maior nas transmissões paternas (aumento médio de +3,5 CAGs) que nas maternas (aumento médio de +1,3 CAGs). Antecipação foi observada em todas as transmissões nas quais as idades de início para pais e filhos eram conhecidas, porém, nem todas as antecipações foram acompanhadas de aumento no tamanho do segmento de CAG expandido.Em conclusão, os nossos resultados mostram que o diagnóstico molecular da mutação responsável pela MJD pode ser estabelecido em todos os indivíduos que apresentam a doença, bem como excluído naqueles portadores de outras formas de AEC, já que não encontramos alelos de tamanho intermediário que poderiam dificultar a interpretação do teste molecular. Porém, o tamanho do segmento de CAG expandido não deve ser usado para predizer a idade de início da doença, já que apenas 40% da variabilidade na idade de início pode ser explicada pelo tamanho do segmento de CAG expandido.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP