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

TEXTO

O gene APOL1 codifica a apolipoproteína L-I (apoL-I), uma apolipoproteína sérica específica do ser humano ligada a partículas de lipoproteínas de alta densidade (HDL) (resumo de Perez-Morga et al., 2005). Esta apolipoproteína mata o tripanossoma africano Trypanosoma brucei brucei, exceto subespécies adaptadas a humanos (T. b. rhodesiense, T. b. gambiense). Genovese et al. (2010) descobriram que a APOL1 com mutações específicas da população africana pode lesar T. b. rhodesiense; essas mutações também foram associadas com o aumento da susceptibilidade à glomerulosclerose segmentar focal nos afro-americanos (ver FSGS4, 612551).

Baseado em seqüências de peptídeo de uma nova lipoproteína de alta densidade, Duchateau et al. (1997) clonaram cDNAs codificando APOL. O cDNA codifica um polipéptido de 383-aminoácido que inclui um peptídeo de sinal secreto de 12 aminoácidos. A análise Northern blot analysis detectou uma transcrição APOL de 1.3-kb no pâncreas, mas não em nenhum outro tecido humano. A imunossorção por afinidade mostrou que a APOL não é livre no plasma, mas está associada a lipoproteínas contendo APOA1 (107680). APOL foi encontrado em frações de lipoproteínas de alta densidade.

Ao sequenciar um número de clones de APOL1, Duchateau et al. (2001) identificaram uma variante menor da emenda que inclui exon 2. Esta variante prevê uma proteína que contém um peptídeo de sinal de 43-resíduos. A transcrição mais comum, sem o exon 2, prevê uma proteína com um peptídeo de sinal de 27-resíduos. Pela análise do mRNA dot blot, eles encontraram APOL1 expresso em uma grande variedade de tecidos, sendo a única exceção o cérebro fetal. RT-PCR quantitativo, refletindo a soma das duas variantes de emenda, revelou a maior expressão no pulmão.

Por análise de sequência genómica, Page et al. (2001) identificaram APOL1 dentro do cluster genético APOL. A proteína prevista 398-aminoácido tem uma massa molecular calculada de 43,9 kD. Eles observaram que as proteínas APOL compartilham uma identidade significativa dentro das hélices alfa amphipáticas previstas. A RT-PCR semiquantitativa revelou uma expressão ubíqua de APOL1, com níveis mais altos no pulmão, baço, próstata e placenta, e fraca expressão no cérebro fetal e pâncreas. A hibridização in situ da placenta humana revelou expressão em todas as 3 camadas teciduais, incluindo a placa basal, o citotrópico e a placa coriônica.

Por meio da análise do Northern blot, Monajemi et al. (2002) detectaram a maior expressão de uma transcrição APOL1 de 3kb na placenta, pulmão e fígado, com baixa expressão no coração e mínima expressão no pâncreas. A hibridização in situ do tecido vascular humano mostrou expressão de APOL1 em células endoteliais e possivelmente em macrófagos.

Duchateau et al. (2001) determinaram que o gene APOL1 contém 7 exons e spans 14 kb. As regiões promotoras dos genes APOL1, APOL2, APOL3 (607253), e APOL4 têm pelo menos 1 SP1 (189906), um número de locais AP1 (165160) e AP4 (600743), pelo menos 1 caixa de GC, múltiplos locais de ligação dos dedos de zinco, e pelo menos 1 local de ligação do elemento regulador do esterol (ver 184756). Cada um contém pelo menos 2 sequências de iniciadores conservadas. As regiões promotoras mais comumente usadas são as TATA-less com múltiplos locais de iniciação de transcrição.

Notando homologia dentro de sequências intrônicas, Monajemi et al. (2002) concluíram que o cluster de genes APOL1, APOL2, APOL3, e APOL4 é o resultado da duplicação de genes tandem, enquanto APOL5 (607255) e APOL6 (607256) estão mais distantemente relacionados.

Por análise de sequência genómica, Duchateau et al. (2001) mapearam o APOL1 para o cromossoma 22q12.1-q13.1. Ele está localizado em um cluster com APOL2, APOL3, e APOL4 que abrange 127 kb. APOL1 está na orientação oposta à dos outros 3. Page et al. (2001) descobriram que o cluster APOL contém 6 genes e spans 619 kb.

Monajemi et al. (2002) detectaram uma upregulação 10 vezes maior de APOL1 em células endoteliais de veias umbilicais humanas após estimulação com fator alfa de necrose tumoral (TNFA; 191160).

Em uma análise de microarranjo da expressão gênica no córtex pré-frontal da esquizofrenia (181500) e cérebros controle, Mimmack et al. (2002) encontraram significativa upregulação dos genes APOL1, APOL2 (607252) e APOL4 (607254).

Doença do sono humana na África Oriental é causada pelo parasita Trypanosoma brucei rhodesiense. A base desta patologia é a resistência destes parasitas à lise pelo soro humano normal. A resistência ao soro humano normal é conferida por um gene que codifica uma forma truncada da variante da glicoproteína de superfície chamada proteína associada à resistência ao soro (SRA). Vanhamme et al. (2003) mostraram que a ARS é uma proteína lisossômica e que a alfa hélice N-terminal da ARS é responsável pela resistência ao soro humano normal. Este domínio interage fortemente com uma hélice alfa-helix carboxi-terminal da APOL1. O esgotamento do soro humano normal de APOL1 por incubação com SRA ou anticorpos contra APOL1 levou à perda completa da atividade tripanolítica. A adição de APOL1 nativo ou recombinante ao soro humano normal APOL1 ou ao soro fetal de bezerro induziu lise de tripanossomas humanos normais sensíveis ao soro, mas não resistentes ao soro humano normal. A microscopia confocal demonstrou que o APOL1 é absorvido através da via endocítica para o lisossoma. Vanhamme et al. (2003) propuseram que o APOL1 é o fator lítico do tripanossomo humano normal e que o SRA confere resistência à lise pela interação com o APOL1 no lisossomo.

Perez-Morga et al. (2005) demonstraram que a apolipoproteína L-1 contém um domínio de formação de poros por membranas funcionalmente semelhante ao das cólicas bacterianas, ladeado por um domínio de endereçamento membranar. Nas membranas do bico lipídico, a apolipoproteína L-1 formou canais aniônicos. No Trypanosoma brucei, a apolipoproteína L-1 foi direcionada para a membrana lisossômica e desencadeou a despolarização desta membrana, fluxo contínuo de cloro e subseqüente inchaço osmótico do lisossomo até o lisado do tripanossomo.

Genovese et al. (2010) mostraram que nos afro-americanos, a glomerulosclerose segmentar focal (FSGS; 603278) e a doença renal em estágio final de hipertensão (DREE) estão associadas a 2 variantes de seqüência independentes no gene APOL1 no cromossomo 22 (odds ratio FSGS = 10,5, 95% CI, 6,0-18,4; odds ratio DREE = 7,3, 95% CI, 5,6-9,5). As 2 variantes APOL1 são comuns nos cromossomas africanos, mas ausentes nos cromossomas europeus, e ambas residem em haplótipos que abrigam assinaturas de selecção positiva. APOL1 é um factor sérico que lisa os tripanossomas. Os ensaios in vitro revelaram que apenas as variantes de APOL1 associadas a doenças renais lysed Trypanosoma brucei rhodesiense. Genovese et al. (2010) especularam que a evolução de um fator crítico de sobrevivência na África pode ter contribuído para as altas taxas de doença renal nos afro-americanos. O sinal mais forte foi obtido para um alelo de 2-locus, denominado G1 (613743.0001), consistindo em 2 variantes de codificação não-sinônimas derivadas: rs73885319 (ser342 para glicol) e rs60910145 (ile384 para met), ambas no último exon da APOL1. Estes 2 alelos estão em perfeito equilíbrio de ligação. O alelo G1 (342G:384M) teve uma frequência de 52% em 205 casos de FSGS e 18% em 180 controles (p = 1,07 x 10(-23)). Quando Genovese et al. (2010) realizaram regressão logística para controle para G1, identificaram um segundo sinal forte, uma deleção 6-bp, rs71785313, que denominaram G2 (613743.0002), próximo a G1, que removeu os aminoácidos N388 e Y389. Devido à proximidade de rs73885319, rs60910145 e rs71785313, os alelos G1 e G2 são mutuamente exclusivos; a recombinação entre eles é muito improvável. Genovese et al. (2010) descobriram que G1 e G2 estão em LD forte com variantes em MYH9 (160775). Em particular, o haplótipo MYH9 E-1, o melhor preditor de doença renal em estudos anteriores (ver FSGS4, 612551), está presente na maioria dos haplótipos contendo o alelo G1 ou G2. Especificamente, o E-1 está presente em 89% dos haplótipos portadores do G1 e em 76% dos haplótipos portadores do G2, explicando a associação do MYH9 E-1 com a doença renal. A associação de doença renal com o haplótipo MYH9 desapareceu após o controlo para as variantes de risco APOL1. A comparação de participantes com zero ou 1 alelo de risco de APOL1 com participantes com 2 alelos de risco forneceu um odds ratio para FSGS de 10,5 (IC, 6,0-18,4). Esta análise suportou um padrão de herança completamente recessivo.

Tzur et al. (2010) também identificaram os APOL1 SNPs rs73885319 e rs60910145 como fatores de risco para doença renal em estágio terminal na população afro-americana. Como as duas variantes do missense estão em desequilíbrio de ligação quase perfeito, os autores concluíram que, apenas com base na genética da população, podem ser consideradas um “haplótipo de risco de missense”.

Parsa et al. (2013) realizaram 2 estudos examinando os efeitos das variantes do gene APOL1 sobre a progressão da doença renal crônica. No African American Study of Kidney Disease and Hypertension (AASK), 693 pacientes negros com doença renal crônica atribuída à hipertensão foram examinados para um resultado primário de doença renal em estágio final composto ou duplicação do nível sérico de creatinina. Um total de 160 (23%) indivíduos transportaram 2 cópias das variantes de risco APOL1 G1 (603743.0001) e/ou G2 (603743.0002). Destes indivíduos no grupo de alto risco, o resultado primário ocorreu em 58%; no grupo APOL1 de baixo risco (todos os outros genótipos), o resultado primário ocorreu em 37% (hazard ratio no grupo de alto risco, 1,88; p menos de 0,001). Na Chronic Renal Insufficiency Cohort (CRIC), Parsa et al. (2013) avaliaram 2.955 pacientes brancos e negros com doença renal crônica (46% dos quais tinham diabetes) para os desfechos primários da inclinação da taxa de filtração glomerular estimada (TFGE) e do composto de doença renal em estágio terminal, ou uma redução de 50% na TFGE a partir da linha de base. Os pacientes negros foram genotipados para os alelos de risco G1 e G2. No estudo CRIC, pacientes negros no grupo de alto risco APOL1 (270 de 1.411 pacientes negros totais) tiveram um declínio mais rápido na taxa de filtração glomerular e um maior risco de desfecho renal composto do que os pacientes brancos, com ou sem diabetes como complicação (p menos de 0,001 para todas as comparações).

HPR (140210) é uma proteína de ligação à hemoglobina (Hb) que, juntamente com APOL1, forma um complexo proteico chamado fator lítico do tripanossoma 1 (TLF1), que desempenha um papel importante na proteção contra o Trypanosoma brucei. Usando fibra-FISH, o teste da relação paralógica, e dados do array-CGH, Hardwick et al. (2014) confirmaram que o gene HPR é uma variável de número de cópias, com duplicação do HPR ocorrendo em frequências polimórficas na África ocidental e central, até uma frequência alélica de 15%. Altos níveis de duplicação de HPR sobrepuseram-se à região geográfica onde a tripanossomíase humana humana crónica africana é endémica. Embora a duplicação de HPR tenha sido um pouco subtransmitida para crianças afectadas pela tripanossomíase de pais não afectados na República Democrática do Congo, a subtransmissão tornou-se estatisticamente significativa quando avaliada em conjunto com os alelos da APOL1 nestas crianças.

Ko et al. (2013) sequenciaram uma região APOL1 de 1.4-kb que engloba a última exon, que codifica os domínios poro-formação, membranas e SRA-interactivos, em 187 indivíduos de 10 populações africanas geograficamente e etnicamente diversas. Eles identificaram 38 variantes, incluindo 15 SNPs não sinónimos e um indel de 6-bp que remove 2 aminoácidos (ou seja, o alelo G2). Três dessas 16 variantes ocorreram no domínio pore-forming, 5 ocorreram no domínio membrane-addressing, e 6, incluindo as variantes G1 e G2, ocorreram no domínio SRA-interactivo. As frequências dos alelos de G2 foram semelhantes em todas as populações (3% a 8%), enquanto o alelo G1 só foi comum nos iorubás da África Ocidental (39%). Ko et al. (2013) também identificaram 8 sítios polimórficos em forte desequilíbrio de ligação, que chamaram de haplótipo G3, em todas as populações excepto para os iorubás da África Ocidental. O haplótipo G3 parecia estar sob forte pressão seletiva na população Fulani da África Ocidental, que pratica a pecuária e é provável que tenha sido submetido a uma infecção grave por T. b. gambiense no passado. A seleção mais fraca para o haplótipo G3 foi encontrada nas populações Borana da África Oriental, Hadza e Iraque, que estão sujeitas à infecção por T. b. rhodesiense.