Determinación del papel de SHOX y la vía de señalización CNP/NPR-B/GMPc en la regulación del crecimiento humano.

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de lectura: 13-09-2016Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 14-04-2018El gen SHOX codifica un factor de transcripción involucrado en el desarrollo esquelético. Defectos en este gen o en sus regiones reguladoras dan lugar a dos displasias esqueléticas: la displasia mesomélica de Langer (DML) y la discondrosteosis de Léri-Weill (DLW), y a un pequeño porcentaje de pacientes con talla baja idiopática (TBI). Aproximadamente un 70% de los pacientes diagnosticados con DLW presentan alteraciones en SHOX o sus regiones reguladoras, mientras que el 30% restante no tiene defecto molecular conocido, por lo tanto, otros loci podrían estar implicados en esta patología. Estudios previos han observado que SHOX y su parálogo, SHOX2, son capaces de regular la expresión de Agc1, un gen característico de la matriz extracelular de cartílago (MEC), a través del trío SOX. En esta tesis, utilizando las técnicas de luciferasa, PCR cuantitativa y ratones knock-out, hemos demostrado que SHOX y SHOX2 son capaces de regular la expresión de muchos más genes relacionados con la MEC y la condrogénesis, concretamente de Comp, Matn1, miR-140 y S100A1. Por otro lado, hemos llevado a cabo una búsqueda de mutaciones en las regiones reguladoras de SHOX del promotor de MATN1, en dos cohortes de 272 pacientes con sospecha de DLW y 95 con TBI, sin defectos en SHOX. Hemos encontrado un cambio, c.-199C>T en un paciente con sospecha de DLW, y hemos demostrado su patogenicidad. Se ha visto que pacientes con mutaciones en la ruta del péptido natriurético tipo C (CNP)/ receptor del péptido natriurético tipo B (NPR-B) / GMP cíclico (GMPc) presentan un fenotipo parecido al causado por defectos en SHOX. Defectos en homocigosis en NPR2 que codifican el receptor NPR-B dan lugar a la displasia acromesomélica de tipo Maroteaux, muy similar a la DML, mientras que defectos en heterocigosis en NPR2 dan lugar a talla baja. Hemos llevado a cabo una búsqueda de mutaciones en NPR2 y NPPC en una cohorte de pacientes con sospecha de DLW (n=272) y TBI (n=95). Como resultado, hemos encontrado nueve variantes en NPR2, de las que se confirmó la patogenicidad de siete, mediante ensayos de actividad GMPc y localización celular. Posteriormente, descubrimos la implicación de un nuevo gen en talla baja humana, NPPC que codifica CNP, el ligando de NPR-B, mediante la identificación de dos mutaciones sin sentido en dos familias con talla baja y acortamiento de manos. En conclusión, esta tesis ha contribuido a aumentar el conocimiento acerca de SHOX y la DLW, incluyendo el descubrimiento de posibles nuevas dianas terapéuticas.SHOX encodes a transcription factor involved in skeletal development. Defects in this gene or its regulatory regions are associated with two skeletal dysplasias: Langer mesomelic dysplasia (LMD) and Léri-Weill dyschondrosteosis (LWD), and a small percentage of patients with idiopathic short stature (ISS). Approximately 70% of LWD patients have defects in SHOX or its regulatory regions, whilst the molecular defect in the remaining 30% remains unknown, therefore other loci may be implicated in this pathology. Previous studies demonstrated that SHOX and its paralog, SHOX2, are able to regulate Agc1 expression, an extracellular matrix (ECM) gene, through its interaction with the SOX trio. Using luciferase reporter assays, quantitative PCR and knock-out mice techniques, we demonstrated that SHOX and SHOX2 are able to regulate the expression of several ECM genes, specifically Comp, Matn1 and two other genes implicated in chondrogenesis, miR-140 y S100A1. We also undertook a mutation screeening of SHOX regulatory regions in the MATN1 promoter in 272 patients with suspected LWD and 95 with ISS, in which SHOX defects had been previously excluded. We found one variant, c.-199C>T, which we subsequently demonstrated to be pathogenic. Patients with mutations in C-natriuretic peptide (CNP) / Natriuretic peptide receptor B (NPR-B) / cGMP present phenotypes similar to those with SHOX alterations. Homozygous mutations in NPR2, which encodes for NPR-B, lead to Acromesomelic dysplasia, Maroteaux type (AMDM), clinically similar to LMD, whilst heterozygous NPR2 mutations lead to short stature. We screened for mutations in NPR2 and its ligand CNP (NPPC gene) in 272 patients with suspected LWD and 95 with ISS. Nine NPR2 variants were identified, seven of which were determined to be pathogenic using cGMP activity and subcellular localization assays. We also demonstrated the implication of NPPC in human short statue through the identification of two missense mutations in two families with short stature and small hands. In conclusion, these results have contributed to our knowledge about SHOX and LWD, including the characterization of possible new therapeutic targets