Identifikace mutací genu pro srdeční ryanodinový receptor (RYR2) u pacientů s polymorfní ventrikulární tachykardií

Bc. Eva Švandová, Ph.D.

Master's thesis

Identification of mutations in the cardiac ryanodine receptor (RYR2) gene in polymorphic ventricular tachycardia patients

Abstract:

Katecholaminergní polymorfní ventrikulární tachykardie (CPVT) je závažné kardiologické onemocnění, které se manifestuje u pacienta ve chvílích fyzické aktivity či emocionálního vypětí. Při těchto fyziologických stavech dochází vlivem uvolňování katecholaminů do krevního oběhu pacienta k nefyziologicky nadměrným tokům Ca2+ ze sarkoplazmatického retikula (SR) do kardiomyocytu. Tento patologický proces je označován jako „přehlcením indukované propouštění vápníku“ (SOICR - Store-Overload-Induced Ca2+ Release), vede k vyvolání komorové tachykardie, která může přejít ve fibrilaci komor a způsobit náhlou smrt. Propouštění Ca2+ toků je mimo jiné realizováno v SR kanálem zvaným ryanodinový receptor. Tento protein je kódován genem RYR2, jehož mutace až v 55 % případů způsobují CPVT. Cílem této práce je zavést vhodnou diagnostiku genu RYR2, která umožní odhalování mutací nejen u pacientů s CPVT, ale také u jejich rodinných příslušníků, což umožní diagnostikovat CPVT u doposud asymptomatických jedinců a preventivně zavést vhodnou léčbu. Navrženým postupem jsem provedla analýzu 17 jedinců.Sekvenací 49 mutačně labilních exonů u 4 pacientů s CPVT a 13 pacientů s ischemickou chorobou srdeční (ICHS) jsem odhalila celkem 20 sekvenčních změn. Převážně se jednalo o substituce, které nevedly ke změně kodonu, vyskytovaly se u obou skupin pacientů a jedné zdravé kontroly. U dvou pacientů s CPVT došlo k odhalení dvou různých sekvenční změn v oblasti exonu 90, které se nacházely v evolučně konzervativních oblastech a vedly k zařazení odlišné aminokyseliny. Jednalo se o změny E4182A a S4122R. U těchto sekvenčních změn lze předpokládat, že se jedná o kauzální mutace, tedy mutace zodpovědné za fenotyp CPVT. Navrženou teorii je třeba ověřit u skupiny 100 zdravých kontrol. Dále jsem metodou MLPA zkoumala přítomnost rozsáhlých genomických delecí genu RYR2 v exonech 3, 97, 105 a delece či duplikace ve genech PKP2, DSP, TGFβ3 a JUP. Analýza neodhalila přítomnost abnormalit u žádné ze zkoumaných skupin. Samotný výskyt rozsáhlých genomických delecí genu RYR2 u pacientů s CPVT není vysoký, proto není překvapující, že tento fenomén nebyl v malém souboru CPVT pacientů zaznamenán.

Abstract:

Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia [CPVT] is a serious cardiology disease which is manifested during the patient’s physical activity or emotional stress. During these physiological conditions there are non-physiologically excessive flows of Ca2+ from sarcoplasmic reticulum [SR] into cardiomyocyte caused by the release of catecholamines into the patient’s blood circulation. This pathological process is called SOICR - Store-Overload-Induced Ca2+ Release, it causes ventricle tachycardia which may generate ventricular fibrillation and result in a sudden death. The release of Ca2+ flows is realized in SR by a channel called the ryanodine receptor. This protein is encoded by the RYR2 gene whose mutations in up to 55% of their cases cause CPVT. The aim of this thesis is to introduce an applicable RYR2 gene diagnostics which would enable mutations to be detected not only in CPVT patients, but also their family relatives, which will enable CPVT to be diagnosed in individuals as yet asymptomatic, and an applicable treatment to be used preventively. In this proposed way I carried out an analysis of 17 individuals. By sequencing 49 mutatively critical exons in 4 patients with CPVT and 13 patients with ischaemic heart disease I detected 20 sequential changes. These were mainly replacements which did not cause a codon change, and occured in both groups of patients and one healthy control. In two patients with CPVT there was an occurence of two different sequential changes in the area of the exon 90. These were found in evolutionally conservative areas and caused the inclusion of a different amino acid. The changes were E4182A and S4122R. It can be assumed that these sequential changes are causal mutations, thus the mutations responsible for the CPVT phenotype. The proposed theory must be proved within a group of 100 healthy controls. Furthermore, by the MLPA method I studied the presence of extensive genomic deletions of the RYR2 gene in exons 3, 97, 105 and the deletions or duplications in the PKP2, DSP, TGFβ3, and JUP genes. An analysis did not reveal any presence of abnormalities in any of the studied groups. The occurence of extensive genomic deletions of the RYR2 gene in CPVT patients is not high. Therefore, it is not surprising that this phenomenon was not observed in a small group of CPVT patients.

Keywords

RYR2, CPVT, ryanodine receptor, Ca2+, sudden death

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 16. 6. 2010
• Supervisor: RNDr. Iveta Valášková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular Biology and Genetics