Entrada OMIM – * 603743 – APOLIPOPROTEINA L-I; APOL1

TEXTO

El gen APOL1 codifica la apolipoproteína L-I (apoL-I), una apolipoproteína sérica específica del ser humano unida a partículas de lipoproteína de alta densidad (HDL) (resumen de Pérez-Morga et al., 2005). Esta apolipoproteína mata al tripanosoma africano Trypanosoma brucei brucei, excepto las subespecies adaptadas a los humanos (T. b. rhodesiense, T. b. gambiense). Genovese et al. (2010) descubrieron que APOL1 portador de mutaciones específicas de la población africana puede lisar T. b. rhodesiense; estas mutaciones también se asociaron con una mayor susceptibilidad a la glomeruloesclerosis segmentaria focal en afroamericanos (véase FSGS4, 612551).

A partir de las secuencias peptídicas de una nueva lipoproteína de alta densidad, Duchateau et al. (1997) clonaron ADNc que codifica APOL. El ADNc codifica un polipéptido de 383 aminoácidos que incluye un péptido señalizador de 12 aminoácidos. El análisis de Northern blot detectó un transcrito de APOL de 1,3 kb en el páncreas, pero no en ningún otro tejido humano. La inmunoadsorción de afinidad demostró que el APOL no está libre en el plasma, sino que se asocia a lipoproteínas que contienen APOA1 (107680). El APOL se encontró en fracciones de lipoproteínas de alta densidad.

Al secuenciar varios clones de APOL1, Duchateau et al. (2001) identificaron una variante de empalme menor que incluye el exón 2. Esta variante predice una proteína que contiene un péptido señal de 43 residuos. El transcrito más común, que carece del exón 2, predice una proteína con un péptido señal de 27 residuos. Mediante el análisis de mRNA dot blot, encontraron que APOL1 se expresaba en una amplia variedad de tejidos, con la única excepción del cerebro fetal. La RT-PCR cuantitativa, que refleja la suma de ambas variantes de empalme, reveló la mayor expresión en el pulmón.

Por análisis de la secuencia genómica, Page et al. (2001) identificaron APOL1 dentro del grupo de genes APOL. La proteína predicha de 398 aminoácidos tiene una masa molecular calculada de 43,9 kD. Observaron que las proteínas APOL comparten una identidad significativa dentro de las hélices alfa anfipáticas predichas. La RT-PCR semicuantitativa reveló una expresión ubicua de APOL1, con los niveles más altos en el pulmón, el bazo, la próstata y la placenta, y una expresión débil en el cerebro y el páncreas del feto. La hibridación in situ de la placenta humana reveló la expresión en las 3 capas de tejido, incluyendo la placa basal, el citiotrofoblasto y la placa coriónica.

Por análisis de Northern blot, Monajemi et al. (2002) detectaron la mayor expresión de un transcrito APOL1 de 3 kb en placenta, pulmón e hígado, con baja expresión en corazón y mínima en páncreas. La hibridación in situ del tejido vascular humano mostró la expresión de APOL1 en las células endoteliales y posiblemente en los macrófagos.

Duchateau et al. (2001) determinaron que el gen APOL1 contiene 7 exones y abarca 14 kb. Las regiones promotoras de los genes APOL1, APOL2, APOL3 (607253) y APOL4 tienen al menos 1 sitio SP1 (189906), varios sitios AP1 (165160) y AP4 (600743), al menos 1 caja GC, múltiples sitios de unión a dedos de zinc y al menos 1 sitio de proteína de unión a elementos reguladores de esteroles (véase 184756). Cada uno contiene al menos 2 secuencias iniciadoras conservadas. Las regiones promotoras más utilizadas son sin TATA con múltiples sitios de iniciación de la transcripción.

Aludiendo a la homología dentro de las secuencias intrónicas, Monajemi et al. (2002) concluyeron que el grupo de genes APOL1, APOL2, APOL3 y APOL4 es el resultado de la duplicación de genes en tándem, mientras que APOL5 (607255) y APOL6 (607256) están más distantemente relacionados.

Por análisis de la secuencia genómica, Duchateau et al. (2001) mapearon APOL1 al cromosoma 22q12.1-q13.1. Se encuentra en un grupo con APOL2, APOL3 y APOL4 que abarca 127 kb. APOL1 está en la orientación opuesta a los otros 3. Page et al. (2001) encontraron que el cluster APOL contiene 6 genes y se extiende por 619 kb.

En su figura 3, Mimmack et al. (2002) diagramaron la organización genómica de la familia de genes APOL en el cromosoma 22q12.3. El gen COMT (116790) en el cromosoma 22q11 está a 15,2 Mb del gen APOL6, que se encuentra en el extremo telomérico del grupo de genes APOL. El gen APOL1 se encuentra en el extremo telomérico del clúster.

Monajemi et al. (2002) detectaron una regulación 10 veces mayor de APOL1 en las células endoteliales de la vena umbilical humana tras la estimulación con el factor de necrosis tumoral alfa (TNFA; 191160).

En un análisis de microarrays de la expresión génica en el córtex prefrontal de cerebros con esquizofrenia (181500) y de control, Mimmack et al. (2002) encontraron un aumento significativo de los genes APOL1, APOL2 (607252) y APOL4 (607254).

La enfermedad del sueño humana en África oriental está causada por el parásito Trypanosoma brucei rhodesiense. La base de esta patología es la resistencia de estos parásitos a la lisis por el suero humano normal. La resistencia al suero humano normal la confiere un gen que codifica una forma truncada de la variante de la glicoproteína de superficie denominada proteína asociada a la resistencia al suero (SRA). Vanhamme et al. (2003) demostraron que la SRA es una proteína lisosomal, y que la hélice alfa N-terminal de la SRA es responsable de la resistencia al suero humano normal. Este dominio interactúa fuertemente con la hélice alfa carboxi-terminal de APOL1. La eliminación de APOL1 en el suero humano normal mediante la incubación con SRA o con anticuerpos contra APOL1 condujo a la pérdida completa de la actividad tripanolítica. La adición de APOL1 nativo o recombinante al suero humano normal deplecionado de APOL1 o al suero de ternera fetal indujo la lisis de tripanosomas sensibles al suero humano normal, pero no resistentes al suero humano normal. La microscopía confocal demostró que APOL1 es absorbido por la vía endocítica hacia el lisosoma. Vanhamme et al. (2003) propusieron que APOL1 es el factor lítico de los tripanosomas del suero humano normal, y que SRA confiere resistencia a la lisis mediante la interacción con APOL1 en el lisosoma.

Pérez-Morga et al. (2005) demostraron que la apolipoproteína L-1 contiene un dominio formador de poros de membrana funcionalmente similar al de las colicinas bacterianas, flanqueado por un dominio direccionador de membrana. En las membranas de bicapa lipídica, la apolipoproteína L-1 formó canales aniónicos. En Trypanosoma brucei, la apolipoproteína L-1 se dirigió a la membrana lisosomal y desencadenó la despolarización de esta membrana, la afluencia continua de cloruro y la posterior hinchazón osmótica del lisosoma hasta que el tripanosoma se lisó.

Genovese et al. (2010) mostraron que en los afroamericanos, la glomeruloesclerosis segmentaria focal (FSGS; 603278) y la enfermedad renal terminal (ESRD) atribuida a la hipertensión están asociadas a 2 variantes de secuencia independientes en el gen APOL1 del cromosoma 22 (odds ratio de FSGS = 10,5; IC del 95%, 6,0-18,4; odds ratio de ESRD = 7,3; IC del 95%, 5,6-9,5). Las dos variantes de APOL1 son comunes en los cromosomas africanos pero están ausentes en los cromosomas europeos, y ambas residen en haplotipos que albergan firmas de selección positiva. APOL1 es un factor sérico que lisaba los tripanosomas. Los ensayos in vitro revelaron que sólo las variantes de APOL1 asociadas a la enfermedad renal lisaban el Trypanosoma brucei rhodesiense. Genovese et al. (2010) especularon que la evolución de un factor de supervivencia crítico en África puede haber contribuido a las altas tasas de enfermedad renal en los afroamericanos. La señal más fuerte se obtuvo para un alelo de 2 locus, denominado G1 (613743.0001), que consiste en 2 variantes de codificación no sinónimas derivadas: rs73885319 (ser342 a gly) y rs60910145 (ile384 a met), ambas en el último exón de APOL1. Estos dos alelos están en perfecto desequilibrio de enlace. El alelo G1 (342G:384M) tenía una frecuencia del 52% en 205 casos de GEFS y del 18% en 180 controles (p = 1,07 x 10(-23)). Cuando Genovese et al. (2010) realizaron una regresión logística para controlar G1, identificaron una segunda señal fuerte, una deleción de 6 pb, rs71785313, que denominaron G2 (613743.0002), cercana a G1, que eliminaba los aminoácidos N388 e Y389. Debido a la proximidad de los rs73885319, rs60910145 y rs71785313, los alelos G1 y G2 son mutuamente excluyentes; la recombinación entre ellos es muy improbable. Genovese et al. (2010) encontraron que G1 y G2 están en fuerte LD con variantes en MYH9 (160775). En particular, el haplotipo E-1 de MYH9, el mejor predictor de la enfermedad renal en estudios anteriores (véase FSGS4, 612551), está presente en la mayoría de los haplotipos que contienen el alelo G1 o G2. En concreto, E-1 está presente en el 89% de los haplotipos que llevan G1 y en el 76% de los haplotipos que llevan G2, lo que explica la asociación de MYH9 E-1 con la enfermedad renal. La asociación de la enfermedad renal con el haplotipo MYH9 desapareció tras controlar las variantes de riesgo APOL1. La comparación de los participantes con cero o un alelo de riesgo de APOL1 con los participantes con dos alelos de riesgo proporcionó una odds ratio para la GFS de 10,5 (IC, 6,0-18,4). Este análisis apoyó un patrón de herencia completamente recesivo.

Tzur et al. (2010) también identificaron los SNPs rs73885319 y rs60910145 de APOL1 como factores de riesgo de enfermedad renal terminal en la población afroamericana. Dado que las dos variantes sin sentido se encuentran en un desequilibrio de vinculación casi perfecto, los autores concluyeron que, únicamente sobre la base de la genética de la población, pueden considerarse un «haplotipo de riesgo sin sentido».

Parsa et al. (2013) realizaron 2 estudios en los que examinaron los efectos de las variantes del gen APOL1 en la progresión de la enfermedad renal crónica. En el African American Study of Kidney Disease and Hypertension (AASK), se examinaron 693 pacientes negros con enfermedad renal crónica atribuida a la hipertensión para un resultado primario de enfermedad renal terminal compuesta o duplicación del nivel de creatinina sérica. Un total de 160 (23%) individuos eran portadores de 2 copias de las variantes de riesgo APOL1 G1 (603743.0001) y/o G2 (603743.0002). De estos individuos en el grupo de alto riesgo, el resultado primario se produjo en el 58%; en el grupo de bajo riesgo de APOL1 (todos los demás genotipos), el resultado primario se produjo en el 37% (cociente de riesgos en el grupo de alto riesgo, 1,88; p inferior a 0,001). En la Cohorte de Insuficiencia Renal Crónica (CRIC), Parsa et al. (2013) evaluaron a 2.955 pacientes blancos y negros con enfermedad renal crónica (el 46% de los cuales tenía diabetes) para los resultados primarios de la pendiente de la tasa de filtración glomerular estimada (TFGe) y el compuesto de enfermedad renal terminal, o una reducción del 50% en la TFGe desde el inicio. Los pacientes negros fueron genotipados para los alelos de riesgo G1 y G2. En el estudio CRIC, los pacientes negros del grupo de alto riesgo APOL1 (270 de un total de 1.411 pacientes negros) tuvieron un descenso más rápido de la TFGe y un mayor riesgo del resultado renal compuesto que los pacientes blancos, con o sin diabetes como complicación (p inferior a 0,001 para todas las comparaciones).

HPR (140210) es una proteína de unión a la hemoglobina (Hb) que, junto con APOL1, forma un complejo proteico denominado factor lítico del tripanosoma-1 (TLF1), que desempeña un papel importante en la protección contra el Trypanosoma brucei. Utilizando fibra-FISH, la prueba de proporción de paralogos y datos de array-CGH, Hardwick et al. (2014) confirmaron que el gen HPR es variable en cuanto al número de copias, y que la duplicación de HPR se produce en frecuencias polimórficas en África occidental y central, hasta una frecuencia alélica del 15%. Los altos niveles de duplicación de la HPR coincidían con la región geográfica donde la tripanosomiasis humana crónica africana es endémica. Aunque la duplicación de la HPR fue algo subtransmitida a los niños afectados por la tripanosomiasis de padres no afectados en la República Democrática del Congo, la subtransmisión se hizo estadísticamente significativa cuando se evaluó junto con los alelos de APOL1 en estos niños.

Ko et al. (2013) secuenciaron una región de APOL1 de 1,4 kb que abarca el último exón, que codifica los dominios formador de poros, direccionador de membrana y de interacción con SRA, en 187 individuos de 10 poblaciones africanas geográfica y étnicamente diversas. Identificaron 38 variantes, incluidos 15 SNP no sinónimos y un indel de 6 pb que elimina 2 aminoácidos (es decir, el alelo G2). Tres de estas 16 variantes se produjeron en el dominio de formación de poros, 5 se produjeron en el dominio de dirección de la membrana, y 6, incluyendo las variantes G1 y G2, se produjeron en el dominio de interacción con el SRA. Las frecuencias alélicas de G2 fueron similares en todas las poblaciones (3% a 8%), mientras que el alelo G1 sólo fue común en los yoruba de África Occidental (39%). Ko et al. (2013) también identificaron 8 sitios polimórficos en fuerte desequilibrio de enlace, que denominaron haplotipo G3, en todas las poblaciones excepto en la yoruba de África occidental. El haplotipo G3 parecía estar bajo una fuerte presión selectiva en la población Fulani de África Occidental, que practica el pastoreo de ganado y es probable que haya sido objeto de una grave infección por T. b. gambiense en el pasado. Se encontró una selección más débil para el haplotipo G3 en las poblaciones Borana, Hadza e Iraqw de África Oriental, que están sujetas a la infección por T. b. rhodesiense.