*117700 CERULOPLASMINA; CP

Título Alternativo; símbolo

FERROXIDASE

Lócus do gene mapeado 3q23-24

TEXTO

DESCRIÇÃO

A ceruloplasmina (também conhecida como ferroxidase; ferro (II):oxigênio oxido-redutase, é uma glicoproteína alfa 2 azul que se liga a 90 a 95% do cobre do plasma e tem de 6 a 7 íons cúpricos (cobre bivalente) por molécula. Ela está envolvida na peroxidação da ferro (II) transferrina para formar a ferro (III) transferrina, Como a transferrina (TF omim 190000) [a transferrina é uma globulina beta 1 não hêmica do plasma que tem a capacidade de associar-se de modo reversível com até 1,25 nanogramas de ferro por grama e que atua como proteína de transporte de ferro. Stedman], a ceruloplasmina é uma metaloproteína do plasma.

CLONAGEM

A ceruloplasmina humana é composta de uma única cadeia polipeptídica de 1.046 aminoácidos com uma massa molecular de 132 quilo-dáltons (Takahashi e outros, 1984). Koschinsky e outros (1986) relataram a sequência nucleotídica do cDNA da pré-cerulopasmina humana. O mRNA do fígado humano foi achado com o tamanho de 3.700 nucleotídeos. A homologia seqüencial com o fator VIII foi demonstrada. A proteína é sintetizada nos hepatócitos e secretada no soro com cobre incorporado durante a biossíntese. A falência em incorporar cobre durante a síntese resulta na secreção de uma apoproteína desprovida de cobre, chamada apoceruloplasmina (Culotta e Gitlin, 2001).

Yang e outros (1990) demonstraram duas formas de CP que diferenciavam-se pela presence ou ausência de 12 bases de nucleotídeos codificadoras de uma sequencia deduzida em gli-glu-tyr-pro (glicina, ácido glutâmico, tirosina e prolina) na região terminal em carboxila da molécula. O splicing alternativo foi a explicação aparente, e a expressão diferenciada dos dois transcritos em tecidos diferentes com a produção de isoformas a partir de um único gene foi demonstrada.
Klomp e Gitlin (1996) analisaram a expressão do gene da ceruloplasmina no cérebro. A hibridização em sítio usando clones de DNA de ceruloplasmina revelou a expressão abundante em populações específicas de células da glia dentro da microvasculatura do cérebro, envolvendo neurônios dopaminérgicos (que produzem dopamina) melanizados na substância negra (uma região dentro do mesencéfalo), e dentro da camada nuclear da retina.

ESTRUTURA DO GENE

Daimon e outros (1995) determinaram que o gene da ceruloplasmina contém 19 éxons e se expande por aproximadamente 50 quilobases.

FUNÇÃO DO GENE

Klomp e Gitlin (1996) concluíram que a expressão do gene específico das células gliais é essencial para a homeostase do ferro e a sobrevivência do neurônio no sistema nervoso central.
Indivíduos com deficiência hereditária de ceruloplasmina tem profunda acumulação de ferro na maioria dos tecidos, sugerindo que a ceruloplasmina é importante para a liberação normal do ferro celular (Mukhopadhyay e outros, 1998).

MAPEAMENTO

Weitkamp (1983) descobriu um lod score (logaritmo decádico das chances a favor da ligação genética) de pico de 3,5 no ângulo aproximado de 0,15 para ligação da ceruloplasmina à transferrina, a qual está localizada em 3q21. A homologia argúi sobre essa ligação; A transferrina e a ceruloplasmina são ligadas, no gado, num lod score de 11,3 em freqüência de 20% de recombinação em progenitores (Larsen, 1977 – Sobre Relações de Conexão do Polimorfismo da ceruloplasmina no Gado.)

Riddell e outros (1987) identificaram um pseudogene da ceruloplasmina no cromossomo 8. Koschinsky e outros (1987) isolaram um gene processado para a ceruloplasmina humana e o mapearam no cromossomo 8 por hibridização de células somáticas. Wang e outros (1988) além disso localizaram o pseudogene processado em 8q21,13q23 por hibridização em sítio. Eles ressaltaram que, como todos os outros pseudogenes descritos até então, o gene está localizado num cromossomo diferente do gene parentado.

GENÉTICA MOLECULAR

Shreffler e outros, 1967, identificaram ao menos três variantes determiadas por alelos co-dominantes por eletroforese de gel de amido. Mohrenweiser e Decker (1982) identificaram mais várias variantes eletroforéticas da ceruloplasmina.

Em um paciente japonês relatado por Miyajima e outros (1987) como um caso de deficiência familiar de apoceruloplasmina, Harris e outros (1995) identificaram uma mutação no gene da ceruloplasmina. A análise de Southern blot do DNA do paciente foi normal, mas a amplificação por PCR de 18 dos 19 éxons que compõem o gene da ceruloplasmina mostraram uma diferença de tamanho no éxon 7. O seqüenciamento desse éxon revelou uma inserção de 5 pares de base a no aminoácido 410, resultando em uma mudança de sequencia de leitura e uma sequência aberta de leitura truncada após o aminoácido 445. A filha do paciente era heterozigota para a inserção dos cinco pares de base.

Em uma família japonesa relatada por Morita e outros (1992), Yoshida e outros (1995) demonstraram uma mutação homozigota no gene da ceruloplasmina em quatro irmãs com aceruloplasminemia, três delas apresentavam desordens extrapiramidais, ataxia [incapacidade de coordenar a atividade muscular durante o movimento voluntário; causada com mais freqüência por distúrbios do cerebelo ou das colunas posteriores da medula espinhal. Stedman] cerebelar, demência progressiva e diabetis melitus.

Em um paciente com deficiência hereditária de ceruloplasmina caracterizada por hemossiderose sistêmica [acúmulo de hemossiderina (proteína insolúvel amarelo-ouro produzida pela digestão fagocítica da hematina; encontrada na maioria dos tecidos, especialmente no fígado, baço e medula óssea, sob a forma de grânulos muito maiores do que as moléculas de ferritina {das quais se acredita sejam agregados}, porém com teor mais elevado de ferro)], diabetes mellitus, degeneração do pigmento da retina, e anomalias neurológicas, Okamoto e outros (1996) relataram uma nova mutação homozigota, uma inserção da base adenina na posição 184, que produziu um códon finalizador prematuro.

Nos parentes relatados por Takahashi e outros (1996), uma substituição de G para A foi identificada no éxon 15 do gene da ceruloplasmina, resultando em uma mutação sem sentido no aminoácido 858 (triptofano 858 para ter [terminal?]). A mutação homozigota foi encontrada no probando sintomático de 45 anos de idade bem como em seus irmãos mais jovens assintomáticos. Assim, os autores acharam que a aceruloplasminemia parece ser uma causa genérica do diabetis e de doenças neurológicas.

Nos dois irmãos relatados por Logan e outros (1994), Harris e outros (1996) encontraram homozgosidade para a deleção de um único par de bases (guanina 2389) no éxon 13 do gene da ceruloplasmina. A sequencia de nucleotídeos que envolve o sítio dessa deleção (TGGAGA) correspondia à sequencia consenso ‘ponto quente’ para deleções de nucleotídeo (Krawczak e Cooper, 1991). A deleção do nucleotídeos resultou em uma mutação sem sentido com a alteração de 11 aminoácidos e um códon finalizador prematuro no códon 789.

Os dados das freqüências de variantes alélicas do gene foram tabulados por Rovchoudhury e Nei (1988).

EVOLUÇÃO

Aduplicação interna é um método de evolução do genoma ilustrado pela ceruloplasmina (Dwulet e Putnam, 19881). A partir da homologia interna da estrutura dos aminoácidos, Takahashi e outros (1983) concluíram que a molécula ceruloplasmina evoluiu por triplicação em tandem (repetida uma atrás da outra na fita) de genes ancestrais. A partir de uma busca computadorizada da sequência de aminoácidos da proteína em bancos de dados da Fundação Nacional de Pesquisas Biomédicas, Church e outros (1984) descobriram a evidência de que o fator V (omim 612309), o fator VIII (306700) e a ceruloplasmina podem ter tido uma origem evolutiva comum.

MODELO ANIMAL

Para elucidar o papel da ceruloplasmina na homeostase do ferro, Harris e outros (1999) criaram um modelo animar de aceruloplasminemia por rompimento do gene murino Cp (ceruloplasmina do camundongo). Embora normais no nascimento, os camundongos Cp-/- demonstraram progressiva acumulação de ferro tal que por um ano de idade todos os animais tinham uma elevação proeminente de ceratina no soro e conteúdo de ferro aumentado de três a seis vezes no fígado e no baço. Análises histológicas de tecidos afetados nesses camundongos mostraram abundante estoque de ferro dentro das células reticuloendoteliais e nos hepatócitos. Estudos de ferro-cinética em camundongos Cp+/+ e Cp -/- revelaram taxas equivalentes de absorção de ferro e retorno/volume de ferro ao/no plasma, sugerindo que a acumulação do ferro resulta da compartimentalização alterada dentro do ciclo do ferro. Consistentemente com este conceito, os camundongos Cp-/- não mostraram anormalidades na captura celular do ferro mas uma impressionante diminuição no movimento do ferro fora das células reticuloendotelias e dos hepatócitos. Os achados demonstraram um papel fisiológico essencial para a ceruloplasmina na determinação da taxa de efluxo do ferro com estoques de ferro mobilizáveis.

Os mecanismos da homeostase do ferro na retina e no cérebro tornaram-se sujeitos de grande interesse após a descoberta dos elevados níveis de ferro nos cérebros de pacientes com Alzheimer (omim 104300) e nas retinas de pacientes com degeneração da mácula relacionada com a idade (omim 603167). Para determinar se a ceruloplasmina e sua homóloga hephestina (HEPH, omim 300167) são importantes para a homeostase do ferro na retina, Hahn e outros (2004) estudaram retinas de camundongos deficientes em ceruloplasmina e/ou hefestina. Em camundongos normais, a Cp e a Heph loccalizaram-se no epitélio pigmentado retinal e na glia de Muller, uma barreira cerebral do sangue. Camundongos deficientes em ambas a Cp e a Heph, mas não cada uma individualmente, tinham um impressionante aumento de ferro no epitélio pigmentado retinal dependente da idade e na retina. A proteína de estocagem de ferro Ferritina (veja 134790) também foi aumentada nas duas retinas nulas. Após os níveis de ferro na retina terem aumentado, os camundongos nulos para Ep e Heph tiveram hipertrofia do epitélio pigmentado retinal dependente da idade, hipoplasia, e morte, degeneração do foto-receptor, e neovascularização sub-retinal, proporcionando um modelo de algumas características das doenças aceruloplasmênicas retinais humanas, e degeneração macular relacionada com a idade. Essas mudanças patológicas indicaram que a ceruloplasmina e a hefestina são críticas para a homeostase do ferro no sistema nervoso central e que a perda de ambas no camundongo leva à neurodegeneração da retina dependente da idade, proporcionando um modelo que pode ser usado para testar a eficácia terapêutica de quelantes do ferro e agentes anti-angiogênicos.

Stasi e outros (2007) descobriram que o mRNA da Cp e a proteína Cp eram sobre-reguladas nas retinas com glaucoma em camundongos DBA/2. A sobre-regulação da Cp ocorreu aproximadamente no tempo de morte extensiva das células dos gânglios retinais )RGC) e aumentou com o aumento da idade nas retinas mas não nos cérebros dos animais. Nenhuma sobre-regulação da Cp relacionada com a idade foi detectada com referência às linhagens normais de camundongos (C57BL/6), as quais puderam desenvolver significativa perda de RGC (célula do gânglio retinal) não glaucomatosa no final do mesmo estado de tempo. A sobre-regulação da Cp também foi detectada na maioria dos olhos de pacientes com glaucoma. A sobre-regulaçao da Cp foi localizada nas células de Muller dentro das retinas e na área de limite interno da membrana. Stasi e outros (2007) concluíram que o tempo dessa sobre-regulação sugeria que ela possa representar uma mudança reativa da retina em resposta à estímulos nocivos ou à morte das células dos gânglios retinais. Stasi e outros (2007) hipotetizaram que tal sobre-regulação da ceruloplasmina deve representar um mecanismo de proteção dentro da retina.

Fonte: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?cmd=entry&id=117700