PT1539802E - Novos polipéptidos, seus moduladores e uso no tratamento de perturbações mentais - Google Patents
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Description
1
DESCRIÇÃO "NOVOS POLIPÉPTIDOS, SEUS MODULADORES E USO NO TRATAMENTO DE PERTURBAÇÕES MENTAIS"
CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção situa-se na área de perturbações mentais tais como perturbação bipolar, esquizofrenia, depressão e outras perturbações do humor. Mais especificamente, esta invenção refere-se a três novas subunidades de canais de potássio, KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz. A invenção também se refere à utilização de canais de potássio compreendendo subunidades KCNQ2 para o rastreio de moduladores e à utilização desses moduladores no tratamento das referidas perturbações mentais. A invenção também se refere à utilização de marcadores bialélicos localizados no gene KCNQ2 no diagnóstico das referidas perturbações mentais.
ANTECEDENTES
1. Canais de potássio KCNQ
Disfunções em canais iónicos, devido a mutações em genes que codificam proteínas dos canais ou à presença de autoanticorpos, estão cada vez mais a ser implicadas como causadoras de estados de doença, denominados canalopatias. Por exemplo, a disfunção de canais de potássio tem sido associada à patofisiologia de algumas perturbações neurológicas que afectam o sistema nervoso central e periférico (por exemplo, ataxia episódica, epilepsia, neuromiotonia, doença de Parkinson, surdez congénita, síndroma do QT longo). Os canais de potássio, que exibem um grau elevado de diversidade e ubiquidade, são fundamentais no controlo da despolarização membranar e excitabilidade 2 celular. Uma característica comum das canalopatias de potássio é uma redução ou perda da repolarização do potencial membranar. Agentes comercializados de abertura dos canais de potássio incluem, por exemplo, flupirtina, um fármaco analgésico utilizado para tratar a dor.
Os polipéptidos KCNQ pertencem à família dos canais de potássio. Os polipéptidos KCNQ associam-se para formar canais de potássio homoméricos ou heteroméricos, em que cada polipéptido corresponde a uma subunidade do canal. Presentemente conhecem-se cinco membros diferentes da família KCNQ: KCNQl, KCNQ2, KCNQ3, KCNQ4 e KCNQ5. Os canais de potássio KCNQ heteroméricos podem ser compreendidos por diferentes membros da família KCNQ ou por polipéptidos KCNQ associados a outros membros da família dos canais de potássio. Os canais de potássio KCNQ são a base da corrente M, um regulador importante da excitabilidade neuronal. Ambas as suas extremidades amino-terminais e carboxi-terminais estão localizadas no lado intracelular da membrana. Estas extremidades desempenham um papel importante nas interacções com outras proteínas e na modulação da actividade do canal. 0 KCNQl é expresso no coração, cóclea, intestino e rim. Reúne-se ao produto do gene KCNE1 ou ao produto do gene KCNE3. Foi mostrado que mutações no gene KCNQl causam uma forma da síndroma do QT longo hereditária e uma forma de surdez. 0 KCNQ2 foi primeiramente clonado em 1996. Em 1998, investigadores da área da genética descobriram que uma forma hereditária de epilepsia juvenil, convulsões neonatais familiares benignas, é causada por mutações no 3 canal de potássio KCNQ2 (Singh et al., Nat. Genet. 1998, 18: 25-9; Biervert et al., Science 1998, 279: 403-6) . Mais especificamente, Bievert et al. mostraram que uma inserção com cinco pares de bases que procede à deleção de mais de 300 aminoácidos do terminal carboxilo do KCNQ2 conduz a enfraquecimento de correntes selectivas de potássio in vitro. Assim, foi demonstrado que a perda de mutações de função em KCNQ2 causa a síndroma epiléptica. Wang et al. mostraram que o KCNQ2 é expresso no cérebro e que está associado ao KCNQ3. Adicionalmente, mostraram que os heteromultímeros KCNQ2/3 são a base da corrente M (Wang et al., Science 1998, 282: 1890-3). Em 2000, Main et al. mostraram que o KCNQ2 é o alvo molecular da retigabina, um composto anticonvulsivo potente, e que a retigabina actua como agente de abertura dos canais de potássio KCNQ2/3 (Mol. Pharmacol. 2000, 5_8: 253-62). Biervert et al. determinaram que o gene KCNQ2 tem pelo menos 18 exões, ocupando mais de 50 quilobases do DNA genómico (Genet. 1999, 104: 234-240) . Até agora foram descritas seis isoformas diferentes do KCNQ2 produzidas por processamento alternativo (ver, por exemplo, N° de Acesso da SwissProt 043526). O KCNQ4 é expresso no ouvido interno, tendo sido mostrado que uma mutação no gene KCNQ4 conduz a uma forma de surdez hereditária. O KCNQ5 é expresso no cérebro e no músculo-esquelético e pode co-reunir-se ao KCNQ3, o que sugere que também poderá desempenhar um papel na heterogeneidade da corrente M. Foi sugerido que uma deficiência no KCNQ5 conduz a degeneração retiniana. 4
Foi mostrado que a actividade dos canais KCNQ é modulada pela Proteína Quinase A (PKA) e pela tirosina quinase c-Src (Src). Schroeder et al. mostraram que correntes geradas por canais KCNQ2/KCNQ3 heteroméricos podem ser aumentadas pelo AMP cíclico intracelular e que este efeito é mediado pela PKA. A PKA estimulou a intensidade da corrente em 66% (Schroeder et al., Epilepsia (2000) 4_1: 1068-1069). Gamper et al. mostraram que a co-expressão da Src com canais heteroméricos KCNQ2/KCNQ3 reduziu 4,5 vezes a densidade da corrente e abrandou 2 vezes da cinética da activação a 0 mV. No entanto, a Src não exerceu nenhum efeito em correntes geradas por canais homomultiméricos KCNQ2 (J. Neurosci. (2003) 23: 84-95). Considerando estes resultados, crê-se que a modulação de canais KCNQ por quinases e fosfatases é importante para o controlo da excitabilidade neuronal. O estudo de canais KCNQ em humanos e modelos animais é muito importante para compreender o modo como canais M controlam a excitabilidade aos níveis celular, da rede e comportamental. Uma melhor compreensão do papel fisiológico dos canais KCNQ é uma via promissora para descobrir novos alvos para novas doenças, conduzindo assim à possibilidade de novos rastreios de candidatos a fármacos.
2. A fosfatase PP2A A fosfatase PP2A é uma serina/treonina proteína fosfatase intracelular constituída por duas ou três subunidades. As fosfatases PP2A compreendem uma subunidade catalítica (PP2A/C), uma subunidade de estruturação (PP2A/A) e, eventualmente, uma subunidade reguladora (PP2A/B). 5
Pensa-se que as subunidades reguladoras conferem à PP2A especificidade para tecidos, localização subcelular e regulação do desenvolvimento. Presentemente conhecem-se mais de onze subunidades reguladoras diferentes, e a ΡΡ2Α/Βγ é uma delas. A ΡΡ2Α/Βγ é codificada pelo gene PPP2R2C, que foi mapeado no cromossoma humano 4pl6 entre os marcadores D4S2925 e D4S3007 (Hu et al., Genomics 2000, 67: 83-6). A proteína ΡΡ2Α/Βγ só pode ser detectada no cérebro e está enriquecida na fracção citosólica da célula. Suplementarmente, o PPP2R2C é regulado pelo desenvolvimento. 3. Perturbações mentais
Perturbações mentais abrangem uma gama larga de perturbações do SNC. Perturbações mentais incluem, por exemplo, perturbações do humor, perturbações psicóticas, perturbações de ansiedade, perturbações da infância, perturbações de alimentação e perturbações de personalidade, em que todos estes termos são definidos de acordo com a classificação do DSM-IV ("Diagnosis and Statistical Manual of Mental Disorders", Quarta Edição, American Psychiatric Association, Washington D.C., 1994). Perturbações do Humor abrangem perturbação bipolar I (mania com ou sem depressão "major"), perturbação bipolar II (hipomania com depressão "major"), perturbação ciclotímica (numerosos episódios breves de hipomania e depressão "minor"), perturbação distímica (depressão "minor" prolongada sem mania/hipomania) e perturbação depressiva "major" (depressão "major" sem mania). Perturbações psicóticas abrangem esquizofrenia, perturbação esquizoafectiva, perturbação esquizofreniforme, perturbação psicótica breve, perturbação de alucinações e perturbação psicótica partilhada. Perturbação bipolar, esquizofrenia e 6 depressão são três perturbações mentais particularmente graves e disseminadas. 3.1. Perturbação Bipolar
Perturbações bipolares são perturbações relativamente comuns que ocorrem em cerca de 1,3% da população, tendo sido relatado que constituem cerca de metade das perturbações do humor observadas em clinicas psiquiátricas com efeitos graves e potencialmente incapacitantes. Verificou-se que as perturbações bipolares variam com o género, dependendo do tipo de perturbação; por exemplo, a perturbação bipolar I afecta igualmente homens e mulheres, ao passo que, segundo informações, a perturbação bipolar II é mais comum em mulheres. A altura em que aparecem perturbações bipolares é tipicamente a juventude, e o diagnóstico é tipicamente feito quando o paciente tem cerca de vinte anos de idade. Perturbações bipolares também afectam os mais idosos, geralmente em resultado de uma perturbação neurológica ou de outros estados clínicos. Para além dos efeitos graves no desenvolvimento social dos pacientes, é relatado que as taxas de suicídio entre pacientes bipolares são cerca de 15%.
As perturbações bipolares caracterizam-se por fases de excitação e frequentemente depressão; as fases de excitação, referidas como mania ou hipomania, e as fases depressivas podem alternar ou ocorrer em várias misturas, e podem ocorrer com diferentes graus de gravidade e com duração variável. Uma vez que as perturbações bipolares podem existir em diferentes formas e exibir diferentes sintomas, a classificação de perturbações bipolares tem sido assunto de estudos extensos, que resultaram na definição de subtipos de perturbações bipolares e no 7 alargamento do conceito global de modo a incluir pacientes que previamente se pensava sofrerem de perturbações diferentes. As perturbações bipolares partilham muitas vezes certos sinais clínicos, sintomas, tratamentos e características neurobiológicas com doenças psicóticas em geral e, consequentemente, é um desafio para o psiquiatra fazer um diagnóstico rigoroso. Além disso, uma vez que a progressão de perturbações bipolares e de várias perturbações do humor e psicóticas podem diferir grandemente, é crítico caracterizar a doença tão cedo quanto possível para oferecer meios para gerir a doença a longo prazo. A mania associada à doença enfraquece o desempenho e causa psicose e muitas vezes resulta em hospitalização. Esta doença é um fardo pesado para os familiares do paciente, em termos dos custos directos e indirectos envolvidos e do estigma social associado à doença, por vezes ao longo de gerações. Esse estigma conduz muitas vezes a isolamento e negligência. Suplementarmente, quanto mais cedo aparecer, mais graves são os efeitos de educação e desenvolvimento social interrompidos. A classificação do DSM-IV de perturbação bipolar distingue quatro tipos de perturbações, com base no grau e duração da mania ou hipomania, bem como dois tipos de perturbações que são evidentes tipicamente em estados clínicos ou seus tratamentos, ou em toxicomania. Reconhece-se a mania por um humor elevado, expansivo ou irritável, bem como por estados de distracção, comportamento impulsivo, actividade aumentada, grandiosidade, exaltação, pensamentos competitivos e verborreia. Dos quatro tipos de perturbações 8 bipolares caracterizadas pelo grau e duração particulares da mania, o DSM-IV inclui: - perturbação bipolar I, que inclui pacientes que exibem mania durante pelo menos uma semana; - perturbação bipolar II, que inclui pacientes que exibem hipomania durante pelo menos 4 dias, caracterizada por sintomas de excitação mais ligeiros do que os da mania, que não exibiram previamente mania e que sofreram previamente episódios de depressão "major"; - perturbação bipolar não especificada de outro modo (NOS), que inclui pacientes que exibem caracteristicas de perturbação bipolar II mas que não apresentam a duração de 4 dias da fase de excitação, ou que exibem hipomania sem um episódio de depressão "major", e ciclotimia, que inclui pacientes que exibem numerosos sintomas maníacos e depressivos que não cumprem os critérios de hipomania nem de depressão "major", mas que são exibidos durante mais de dois anos sem um intervalo sem sintomas superior a dois meses.
Os restantes dois tipos de perturbações bipolares classificados no DSM-VI são perturbações evidentes ou causadas por várias perturbações clínicas e seus tratamentos, e perturbações que envolvem ou que estão relacionadas com toxicomania. Perturbações clínicas que podem causar perturbações bipolares incluem tipicamente perturbações endócrinas e lesões cerebrovasculares, e sabe-se que tratamentos médicos que causam perturbação bipolar incluem glucocorticóides e abuso de estimulantes. A perturbação associada ao uso ou abuso de uma substância é referida como "perturbação do humor induzida pela substância com caracteristicas maníacas ou misturadas". 9
Evidências de estudos de gémeos e adopção e a ausência de variações na incidência em todo o mundo indicam que a perturbação bipolar é maioritariamente um estado genético, apesar de factores de risco ambientais também estarem envolvidos em algum nivel na forma de causas necessárias, suficientes ou interactivas. A agregação de perturbação bipolar e esquizofrenia em famílias sugere que estas duas perturbações distintas partilham alguma susceptibilidade genética comum. Foram relatados vários estudos de ligação de perturbação bipolar, tendo sido identificadas várias regiões de susceptibilidade. As regiões que estão associadas a perturbação bipolar incluem Iq31-q32, 4pl6, 7q31, 12q23-q24, 13q32, 18pll.2, 21q22 e 22qll-ql3 (Detera-Wadleigh et al. (1999) Proc. Natl. Acad. Sei. USA A96(10): 5604-9). Algumas destas regiões, como 4pl6, 12q24, 18pll, 21q21 e 22qll, foram repetidamente implicadas por investigadores independentes. Suplementarmente, algumas regiões que estão ligadas a perturbação bipolar, tais como, por exemplo, 13q32 e 18pll.2, também estão implicadas em varrimentos do genoma para esquizofrenia, o que confirma que estas duas perturbações distintas partilham alguma susceptibilidade genética comum. No entanto, ainda não foram identificados os genes subjacentes a perturbação bipolar e/ou esquizofrenia. 3.2. Esquizofrenia
Estima-se existirem 45 milhões de pessoas com esquizofrenia em todo o mundo, mais de 33 milhões delas nos países em desenvolvimento. Em países desenvolvidos, a esquizofrenia ocorre aproximadamente em 1% da população adulta nalguma altura durante as suas vidas. Se houver um avô com esquizofrenia, o risco de contrair a doença aumenta para cerca de 3%; um pai com esquizofrenia, para cerca de 10%. 10
Quando o pai e a mãe têm esquizofrenia, o risco aumenta para aproximadamente 40%. A maior parte dos pacientes com esquizofrenia nunca consegue trabalhar. Estima-se que as razões de mortalidade padronizadas (SMRs) para pacientes esquizofrénicos sejam duas a quatro vezes mais elevadas do que na população em geral e a sua esperança de vida global é 20% mais curta do que para a população em geral. A causa mais comum de morte em pacientes esquizofrénicos é o suicídio (em 10% dos pacientes), o que representa um risco 20 vezes mais elevado do que para a população em geral. Mortes devido a doença cardíaca e a doenças do sistema respiratório e digestivo também estão aumentadas em pacientes esquizofrénicos. A esquizofrenia compreende um grupo de psicoses com sintomas "positivos" ou "negativos". Os sintomas positivos consistem em alucinações, ilusões e perturbações do pensamento; sintomas negativos incluem atenuação emocional, ausência de vontade e decréscimo da actividade motora.
Foram identificadas algumas anormalidades bioquímicas e, em consequência, foram avançadas várias hipóteses baseadas em neurotransmissores em anos recentes; a mais popular foi "a hipótese da dopamina", em que uma variante afirma que há super-actividade das vias mesolímbicas da dopamina ao nível do receptor D2. Todavia, os investigadores não conseguiram encontrar consistentemente uma associação entre vários receptores do sistema dopaminérgico e esquizofrenia. 3.3. Depressão A depressão é uma doença clínica grave que afecta 340 milhões de pessoas em todo o mundo. Em contraste com as experiências emocionais normais de tristeza, perda ou 11 estados de humor passageiros, a depressão clínica é persistente e pode interferir significativamente na capacidade de um indivíduo para funcionar. Em resultado, a depressão é a principal causa de incapacidade em todo o mundo.
Os sintomas de depressão incluem humor deprimido, interesse ou prazer diminuído em actividades, alteração do apetite ou peso, insónia ou hipersónia, agitação ou retardamento psicomotor, fadiga ou perda de energia, sentimentos de demérito ou culpa excessiva, ansiedade, incapacidade de se concentrar ou de actuar de forma decisiva e pensamentos recorrentes de morte ou suicídio. Faz-se um diagnóstico de depressão "major" unipolar (ou perturbação depressiva "major") se uma pessoa tiver cinco ou mais destes sintomas e funcionamento habitual enfraquecido quase todos os dias durante o mesmo período de duas semanas. A depressão aparece geralmente no final da adolescência ou início da vida adulta; no entanto, evidências recentes sugerem que a depressão pode ocorrer mais cedo em pessoas nascidas nos últimos trinta anos. A Organização Mundial de Saúde prevê que, pelo ano 2020, a depressão seja o maior fardo de doença em pessoas no mundo em desenvolvimento e que, por essa altura, a depressão seja a segunda maior causa de morte e incapacidade. Além da miséria quase insuportável que causa, o grande risco em depressão "major" é o suicídio. Num período de cinco anos de sofrer de depressão "major", estima-se que 25% dos afectados tentam matar-se. Adicionalmente, a depressão é uma complicação frequente e grave de ataque cardíaco, acidente vascular cerebral, diabetes e cancro. De acordo com um estudo recente, que abrangeu um período de 13 anos, 12 indivíduos com um historial de depressão "major" tinham uma probabilidade quatro vezes maior de sofrer ataque cardíaco em comparação com pessoas sem esse historial. A depressão também pode ser uma característica em até 50% dos pacientes com perturbações mentais, como doença de Parkinson e doença de Alzheimer. 3.4. Tratamento
Presentemente não há curas para perturbações mentais tais como perturbação bipolar, esquizofrenia, depressão e outras perturbações do humor; assim, o tratamento objectivo consiste em reduzir a gravidade dos sintomas, se possível até ao ponto de remissão. Devido às semelhanças dos sintomas, esquizofrenia, depressão e perturbação bipolar são muitas vezes tratadas com alguns medicamentos iguais. 3.4.1. Tratamento de perturbação bipolar
Os episódios depressivos podem ser tratados tal como a depressão. Contudo, a maior parte dos antidepressivos pode causar oscilações entre depressão e hipomania ou mania e, por vezes, causam a ocorrência de ciclos rápidos entre aquelas. Em consequência, estes fármacos são usados apenas durante curtos períodos de tempo e o seu efeito no humor é cuidadosamente monitorizado. Ao primeiro sinal de uma oscilação para hipomania ou mania termina-se a administração do antidepressivo. À maioria das pessoas com perturbação maníaco-depressiva administra-se fármacos com um efeito estabilizador do humor, como lítio, carbamazepina e divalproex. O lítio não exerce nenhum efeito no humor normal mas reduz a tendência para oscilações do humor em cerca de 70% das pessoas com doença maníaco-depressiva. Um médico monitoriza 13 o nível de lítio no sangue através de análises ao sangue. Possíveis efeitos adversos do lítio incluem tremores, crispação muscular, náuseas, vómitos, diarreia, sede, urinar excessivo e ganho de peso. 0 litio pode piorar acne ou psoriase, pode diminuir os níveis no sangue da hormona da tiróide e raramente causa urinar excessivo. Um nível muito elevado de lítio no sangue pode causar uma dor de cabeça persistente, confusão mental, sonolência, crises e ritmos cardíacos anormais. É mais provável que os efeitos adversos ocorram nos mais idosos. As mulheres que estão a tentar engravidar devem parar de tomar lítio, uma vez que o lítio pode causar defeitos cardíacos num feto em desenvolvimento.
Foram desenvolvidos tratamentos com fármacos mais novos nos últimos anos. Estes incluem carbamazepina e divalproex. No entanto, a carbamazepina pode reduzir gravemente o número de glóbulos vermelhos e brancos, e o divalproex pode causar danos no fígado (principalmente em crianças). Com uma monitorização cuidadosa por um médico estes problemas são raros, e a carbamazepina e o divalproex são alternativas úteis ao lítio, especialmente para pessoas com a forma de ocorrência de ciclos misturados ou rápidos de doença maníaco-depressiva que não responderam a outros tratamentos. 3.4.2. Tratamento de esquizofrenia
Para esquizofrenia, as medicações anti-psicóticas são os tratamentos mais comuns e mais valiosos. Há quatro classes principais de fármacos anti-psicóticos habitualmente prescritos para esquizofrenia. A primeira, neurolépticos, exemplificada pela clorpromazina (Torazina), revolucionou o tratamento de pacientes esquizofrénicos ao reduzir os 14 sintomas positivos (psicóticos) e prevenir a sua recorrência. Os pacientes que receberam clorpromazina conseguiram deixar hospitais para doentes mentais e vivem em programas de comunidades ou nas suas próprias casas. Mas estes fármacos estão longe de serem ideais. Uma percentagem de 20% até 30% dos pacientes não lhes responde de todo e outros acabam por ter recaídas. Estes fármacos foram denominados neurolépticos porque produzem efeitos secundários neurológicos graves, incluindo rigidez e tremores nos braços e pernas, espasmos musculares, movimentos corporais anormais e acatisia (ritmo agitado e excitação). Estes efeitos secundários são tão problemáticos que muitos pacientes simplesmente se recusam a tomar os fármacos. Além disso, os neurolépticos não melhoram os denominados sintomas negativos de esquizofrenia, e os efeitos secundários podem mesmo exacerbar estes sintomas. Assim, apesar dos claros efeitos benéficos dos neurolépticos, mesmo alguns pacientes com uma boa resposta de curto prazo acabarão por sentir uma deterioração do funcionamento global.
As deficiências bem conhecidas dos neurolépticos comuns estimularam a pesquisa de novos tratamentos e conduziram a uma nova classe de fármacos denominados neurolépticos atípicos. O primeiro neuroléptico atípico, Clozapina, é eficaz em cerca de um terço dos pacientes que não respondem aos neurolépticos comuns. Parece reduzir sintomas negativos e positivos, ou pelo menos exacerbar menos os sintomas negativos do que os neurolépticos comuns. Além disso, exerce efeitos benéficos no funcionamento global e pode reduzir a ocorrência de suicídio em pacientes esquizofrénicos. Não produz os sintomas neurológicos problemáticos dos neurolépticos comuns nem aumenta os 15 níveis no sangue da hormona prolactina, cujo excesso pode causar irregularidades menstruais e infertilidade em mulheres, impotência ou aumento dos seios em homens. Muitos pacientes que não conseguem tolerar neurolépticos comuns conseguiram tomar clozapina. Todavia, a clozapina tem limitações graves. Foi originalmente retirada do mercado porque pode causar agranulocitose, uma incapacidade potencialmente letal de produzir glóbulos brancos. A agranulocitose continua a ser uma ameaça que requer monitorização cuidadosa e análises ao sangue periódicas. A clozapina também pode causar crises e outros efeitos secundários perturbadores (por exemplo, sonolência, pressão sanguínea diminuída, babar-se, urinar na cama e ganho de peso). Assim, apenas pacientes que não respondem a outros fármacos tomam habitualmente Clozapina.
Os investigadores desenvolveram uma terceira classe de fármacos anti-psicóticos que tem as virtudes da clozapina sem os seus defeitos. Um destes fármacos é a risperidona (Risperdal). Estudos iniciais sugerem que é tão eficaz quanto os neurolépticos comuns para sintomas positivos e pode ser um pouco mais eficaz para sintomas negativos. Produz mais efeitos secundários neurológicos do que a clozapina mas menos do que os neurolépticos comuns. No entanto, aumenta os níveis de prolactina. A risperidona é presentemente prescrita para uma gama larga de pacientes psicóticos, e muitos médicos parecem usá-la antes da clozapina para pacientes que não respondem a fármacos comuns porque a consideram mais segura. Outro fármaco novo é a Olanzepina (Zyprexa), que é pelo menos tão eficaz quanto os fármacos comuns para sintomas positivos e mais eficaz para sintomas negativos. Tem poucos efeitos secundários neurológicos em doses clínicas comuns e não 16 aumenta significativamente os níveis de prolactina. Apesar de não originar a maior parte dos efeitos secundários mais problemáticos da clozapina, incluindo agranulocitose, alguns pacientes que tomam olanzepina podem experimentar sedação ou tonturas, desenvolver boca seca ou ganhar peso. Em casos raros, testes à função do fígado tornam-se transitoriamente anormais. 3.4.3. Tratamento de depressão
Estão disponíveis vários tipos de antidepressivos. Estes antidepressivos pertencem a quatro grandes categorias: antidepressivos tricíclicos, inibidores selectivos da recaptação de serotonina, inibidores da monoamina oxidase e psicoestimulantes. Antidepressivos tricíclicos incluem, por exemplo, Amitriptilina, Amoxapina, Bupropiona, Clomipramina, Desipramina, Doxepina, Imipramina, Maprotilina, Nefazodona, Nortriptilina, Protriptilina, Trazodona, Trimipramina e Venlafaxina. Inibidores selectivos da recaptação de serotonina incluem, por exemplo, Fluoxetina, Fluvoxamina, Paroxetina e Sertralina. Inibidores da monoamina oxidase incluem, por exemplo, Isocarboxazida, Pargilina, Fenelzina e Tranilcipromina. Psicoestimulantes incluem, por exemplo, Dextroanfetamina e Metilfenidato.
Todos estes antidepressivos devem ser tomados regularmente pelo menos durante várias semanas até começarem a funcionar. As hipóteses de qualquer antidepressivo específico funcionar para uma pessoa particular são cerca de 65%. No entanto, a maior parte destes fármacos exerce efeitos secundários que variam com cada tipo de fármaco. Por exemplo, os antidepressivos tricíclicos causam muitas vezes sedação e conduzem a ganho de peso. Também podem 17 estar associados a efeitos secundários tais como batimento cardíaco aumentado, diminuição da pressão sanguínea quando a pessoa está de pé ou visão enevoada.
Assim, para perturbações mentais tais como perturbação bipolar, esquizofrenia, depressão e outras perturbações do humor, moléculas conhecidas utilizadas para o tratamento exercem efeitos secundários e actuam apenas contra os sintomas da doença. Consequentemente, há uma necessidade forte de novas moléculas, sem efeitos secundários associados, dirigidas especificamente contra alvos que estejam envolvidos nos mecanismos causais dessas perturbações mentais. Em consequência, é necessário identificar proteínas envolvidas em perturbação bipolar e esquizofrenia. Proporcionar novos alvos envolvidos em perturbação bipolar e esquizofrenia permitirá realizar novos rastreios de fármacos que resultarão em novos fármacos eficientes no tratamento destas perturbações mentais graves.
Além disso, também são necessárias ferramentas de diagnóstico. Há evidências crescentes de que o não tratamento de esquizofrenia durante longos períodos na fase inicial da doença poderá afectar negativamente o resultado. No entanto, a utilização de fármacos é muitas vezes retardada para pacientes que sofrem um primeiro episódio da doença. Os pacientes podem não se aperceber de que estão doentes ou podem recear procurar ajuda; os familiares por vezes têm a esperança de que o problema possa simplesmente desaparecer, ou não conseguem persuadir o paciente a procurar tratamento; os médicos podem hesitar em prescrever medicações anti-psicóticas quando o diagnóstico é incerto devido a potenciais efeitos secundários. De facto, na 18 primeira manifestação da doença é difícil distinguir entre esquizofrenia ou perturbação bipolar e, por exemplo, perturbações relacionadas com fármacos e perturbações relacionadas com "stress". Em conformidade, são necessários novos métodos para detectar uma susceptibilidade de sofrer de perturbações mentais tais como perturbação bipolar, esquizofrenia e depressão.
RESUMO DA INVENÇÃO A presente invenção baseia-se na identificação de novas variantes de processamento do canal de potássio KCNQ2.
Em consequência, num primeiro aspecto, a presente invenção é dirigida a um polipéptido KCNQ2-15b isolado seleccionado do grupo que consiste em: a) um polipéptido que compreende uma extensão de pelo menos vinte aminoácidos dos aminoácidos 589 até 643 da ID SEQ NO: 2; b) um polipéptido que compreende os aminoácidos 589 até 643 da ID SEQ NO: 2; c) um polipéptido que compreende os aminoácidos 545 até 643 da ID SEQ NO: 2; d) um polipéptido que compreende a ID SEQ NO: 2; e) um polipéptido que compreende a ID SEQ NO: 4; f) um polipéptido que compreende a ID SEQ NO: 6; g) um polipéptido que compreende uma muteína de qualquer um de entre (d) até (f), em que a sequência de aminoácidos tem pelo menos 95%, 96%, 97%, 98% ou 99% de identidade com pelo menos uma das sequências (d) até (f); h) uma muteína de qualquer um de entre (b) até (f), em que quaisquer alterações da sequência de aminoácidos são substituições de aminoácidos conservativas 19 relativamente às sequências de aminoácidos de (b) até (f) · A presente invenção também se refere a um canal de potássio que compreende pelo menos um polipéptido KCNQ2-15b. A invenção também se refere a um polinucleótido KCNQ2-15b purificado que codifica um polipéptido KCNQ2-15b, ou a um polinucleótido complementar àquele.
Também pertencem ao âmbito da presente invenção um vector de expressão que compreende um polinucleótido KCNQ2-15b, uma célula-hospedeiro que compreende um vector de expressão que compreende um polinucleótido KCNQ2-15b e um anticorpo que se liga especificamente a um polipéptido KCNQ2-15b.
Suplementarmente, a presente invenção diz respeito a um método para preparar um polipéptido, cujo método compreende os passos de cultivar uma célula-hospedeiro que compreende um vector de expressão que compreende um polinucleótido KCNQ2-15b em condições adequadas para a produção de um polipéptido KCNQ2-15b nessa célula-hospedeiro.
Suplementarmente, a presente invenção baseia-se na descoberta de que KCNQ2-15b está associado ao aparecimento e desenvolvimento de perturbações mentais.
Em consequência, num segundo aspecto, a presente invenção é dirigida à utilização de um polipéptido KCNQ2-15b como alvo para o rastreio de candidatos a moduladores. 20
No âmbito da presente invenção, foram identificados e validados marcadores bialélicos localizados no gene KCNQ2-15b.
Em consequência, um terceiro objectivo da invenção consiste na utilização de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2-15b para diagnosticar se um indivíduo sofre ou está em risco de sofrer de uma perturbação mental. A invenção também abrange a utilização de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2-15b para determinar se há uma associação significativa entre esse marcador e uma perturbação mental. A invenção também se refere a um método de genotipagem que compreende o passo de determinar a identidade de um nucleótido num marcador bialélico relacionado com KCNQ2-15b, ou no seu complemento, numa amostra biológica. A invenção também diz respeito a um método para diagnosticar uma perturbação mental num indivíduo, que compreende o passo de genotipagem de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2-15b utilizando um método de genotipagem que compreende o passo de determinar a identidade de um nucleótido nesse marcador bialélico relacionado com KCNQ2-15b, ou no seu complemento, numa amostra biológica.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
As Figuras IA e 1B mostram um alinhamento entre o polipéptido KCNQ2 completo (KCNQ2-Í1, ID SEQ NO: 7), KCNQ2-15bx (ID SEQ NO: 2), KCNQ2-15by (ID SEQ NO: 4) e KCNQ2-15bz 21 (ID SEQ NO: 6) . A caixa salienta os aminoácidos que são únicos a KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz em comparação com KCNQ2-Í1. A Figura 2 mostra um esquema da estrutura dos cDNAs de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz. A Figura 3 mostra os resultados de um teste de cruzamento entre ΡΡ2Α/Βγ e diferentes polipéptidos KCNQ2, como descrito em pormenor no Exemplo 3. A Figura 4 mostra os resultados de um teste de cruzamento entre diferentes polipéptidos KCNQ2, como descrito em pormenor no Exemplo 3. A Figura 5 compara a intensidade das correntes geradas por canais de potássio homotetraméricos compreendidos por subunidades KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by, KCNQ2-15bz ou KCNQ2-Í1, respectivamente. A Figura 6A mostra os gráficos com potencial controlado da corrente gerada por canais de potássio homotetraméricos compreendidos por subunidades KCNQ2-15bx. A Figura 6B mostra os gráficos com potencial controlado da corrente gerada por canais de potássio homotetraméricos compreendidos por subunidades KCNQ2-15by.
DESCRIÇÃO BREVE DAS SEQUÊNCIAS DA LISTAGEM DE SEQUÊNCIAS A SEQ ID NO: 1 corresponde a um polinucleótido que consiste na CDS de KCNQ2-15bx. A SEQ ID NO: 2 corresponde ao polipéptido KCNQ2-15bx. 22 A SEQ ID NO: 3 corresponde a um polinucleótido que consiste na CDS de KCNQ2-15by. A SEQ ID NO: 4 corresponde ao polipéptido KCNQ2-15by. A SEQ ID NO: 5 corresponde a um polinucleótido que consiste na CDS de KCNQ2-15bz. A SEQ ID NO: 6 corresponde ao polipéptido KCNQ2-15bz. A SEQ ID NO: 7 corresponde ao polipéptido KCNQ2-Í1.
As SEQ ID NO s: 8 até 36 correspondem a "primers" e sondas utilizados nos Exemplos 1 até 4. A SEQ ID NO: 37 corresponde ao gene PPP2R2C que codifica a subunidade ΡΡ2Α/Βγ, onde estão indicados marcadores bialélicos relacionados com ΡΡ2Α/Βγ. A SEQ ID NO: 38 corresponde à subunidade ΡΡ2Α/Βγ.
As SEQ ID NOs: 39 até 41 correspondem a "primers" utilizados para a microssequenciação de alguns dos marcadores bialélicos relacionados com ΡΡ2Α/Βγ.
As SEQ ID NOs: 42 até 47 correspondem a regiões do gene KCNQ2, onde estão indicados marcadores bialélicos relacionados com KCNQ2.
BREVE DESCRIÇÃO DAS TABELAS A Tabela 1 apresenta a estrutura de KCNQ2-fl, KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz.
As Tabelas 2A e 2B apresentam a localização dos "primers" utilizados para a amplificação de DNA genómico por PCR em PPP2R2C e no gene KCNQ2, respectivamente.
As Tabelas 3A e 3B apresentam marcadores bialélicos localizados em PPP2R2C e no gene KCNQ2, respectivamente.
As Tabelas 4A e 4B apresentam os "primers" utilizados para a microssequenciação de marcadores bialélicos localizados em PPP2R2C e no gene KCNQ2, respectivamente. 23
As Tabelas 5A e 5B apresentam os valores p para marcadores bialélicos localizados em PPP2R2C e no gene KCNQ2, respectivamente.
As Tabelas 6A e 6B apresentam as razões de probabilidade genotípicas para um marcador bialélico localizado em PPP2R2C e no gene KCNQ2, respectivamente.
As Tabelas 7A e 7B apresentam os haplótipos de risco para dois conjuntos de marcadores bialélicos localizados em PPP2R2C.
DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO A presente invenção baseia-se na clonagem e na sequenciação de três novas variantes de processamento do gene KCNQ2, KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz. Todas estas variantes de processamento exibem um novo exão (exão 15b) correspondente aos aminoácidos 545 até 643 da ID SEQ NO: 2. São fornecidos dados que mostram que KCNQ2-15bx e KCNQ2-15by podem reunir-se como canais de potássio homotetraméricos funcionais. No âmbito da presente invenção foi demonstrado que estas novas variantes de processamento interagem com a subunidade B γ da serina/treonina proteína fosfatase 2A (ΡΡ2Α/Βγ) in vitro e in vivo.
Suplementarmente, descrevem-se no exemplo 15 estudos de associação, tendo sido mostrado que o gene KCNQ2 e o gene que codifica para ΡΡ2Α/Βγ estão fortemente associados a perturbação bipolar. São fornecidos novos marcadores bialélicos validados localizados no gene KCNQ2 e associados a perturbação bipolar. No âmbito da presente invenção também foi mostrado que KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz são (i) desfosforilados por PP2A e (ii) fosforilados pelas 24 PKA e GSK3P quinases. Além disso, a fosforilação de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz é inibida na presença de lítio, um agente conhecido estabilizador do humor.
Em conformidade, a presente invenção proporciona novos polipéptidos KCNQ2 e meios para identificar compostos úteis no tratamento de perturbações mentais tais como perturbação bipolar, esquizofrenia, depressão e outras perturbações do humor. A invenção também se refere à utilização de polipéptidos KCNQ2 como alvos para rastrear respectivos moduladores. A utilização desses moduladores para o tratamento de perturbações mentais e a utilização de marcadores bialélicos localizados no gene KCNQ2 para o diagnóstico de perturbações mentais são outros aspectos da presente invenção. 1. Definições 0 termo "tratar", tal como é aqui utilizado, significa melhorar, atenuar sintomas, eliminar a causa dos sintomas temporária ou permanentemente ou prevenir ou abrandar o aparecimento de sintomas da perturbação ou estado designado. 0 termo "tratamento", tal como é aqui utilizado, também abrange o termo "prevenção da perturbação", que se manifesta, por exemplo, por retardamento do aparecimento dos sintomas da perturbação numa extensão clinicamente significativa. 0 tratamento da perturbação manifesta-se, por exemplo, por um decréscimo dos sintomas associados à perturbação ou melhoria da recidiva dos sintomas da perturbação. 0 termo "perturbação mental" refere-se a doenças caracterizadas como perturbações do humor, perturbações 25 psicóticas, perturbações de ansiedade, perturbações da infância, perturbações de alimentação, perturbações da personalidade, perturbação de adaptação, perturbação autistica, delírio, demência, demência de multienfartes e perturbação de Tourette na classificação do DSM-IV ("Diagnosis and Statistical Manual of Mental Disorders", Quarta Edição, American Psychiatric Association, Washington D.C., 1994). 0 termo "esquizofrenia" refere-se a um estado caracterizado como esquizofrenia na classificação do DSM-IV ("Diagnosis and Statistical Manual of Mental Disorders", Quarta Edição, American Psychiatric Association, Washington D.C., 1994). 0 termo "perturbação bipolar", tal como é aqui utilizado, refere-se a um estado caracterizado como Perturbação Bipolar no DSM-IV. Perturbação bipolar pode ser perturbação bipolar I e bipolar II como descrito no DSM-IV. 0 termo também inclui perturbação ciclotímica. Perturbação ciclotímica refere-se a uma alternância de sintomas depressivos e sintomas hipomaníacos. 0 técnico experimentado reconhecerá que há nomenclaturas, posologias e sistemas de classificação alternativos para estados psicológicos patológicos e que estes sistemas evoluem com os progressos científicos médicos.
Os termos "que compreende", "que consiste em" ou "que consiste essencialmente em" têm significados distintos. No entanto, cada termo pode aqui ser substituído por outro para alterar o âmbito da invenção.
Tal como são aqui utilizados de forma intermutável, os termos "oligonucleótidos" e "polinucleótidos" incluem RNA, 26 DNA ou sequências híbridas de RNA/DNA com mais do que um nucleótido em forma de cadeia simples ou hélice dupla. 0 termo "nucleotídico" é aqui utilizado como adjectivo para descrever compostos que compreendem RNA, DNA ou sequências híbridas de RNA/DNA de qualquer comprimento em forma de filamentação simples ou de hélice dupla. 0 termo "nucleótido" também é aqui utilizado como substantivo para se referir a nucleótidos individuais ou a variedades de nucleótidos, significando um composto ou unidade individual num composto maior de ácido nucleico, que compreende uma purina ou pirimidina, uma fracção de açúcar ribose ou desoxirribose e um grupo fosfato, ou ligação fosfodiéster no caso de nucleótidos presentes num oligonucleótido ou polinucleótido. Apesar do termo "nucleótido" também ser aqui utilizado de modo a abranger "nucleótidos modificados", que compreendem pelo menos uma modificação das seguintes: (a) um grupo de ligação alternativo, (b) uma forma análoga de purina, (c) uma forma análoga de pirimidina ou (d) um açúcar análogo; quanto a exemplos de grupos de ligação, purinas, pirimidinas e açúcares análogos ver, por exemplo, a publicação PCT N° WO 95/04064. No entanto, os polinucleótidos da invenção são preferivelmente compreendidos por mais de 50% de nucleótidos desoxirribose convencionais e muito preferivelmente por mais de 90% de nucleótidos desoxirribose convencionais. As sequências polinucleotídicas da invenção podem ser preparadas por qualquer método conhecido, incluindo sintético, recombinante, geração ex vivo ou uma combinação destes, bem como utilizando quaisquer métodos de purificação conhecidos na área. O termo "isolado" requer que o material seja removido do seu ambiente original (por exemplo, o ambiente natural se 27 ocorrer naturalmente). Por exemplo, um polinucleótido ou polipéptido de ocorrência natural presente num animal vivo não está isolado, mas o mesmo polinucleótido ou DNA ou polipéptido separado de alguns ou de todos os materiais coexistentes no sistema natural está isolado. Esse polinucleótido pode fazer parte de um vector e/ou esse polinucleótido ou polipéptido pode fazer parte de uma composição e ainda assim estar isolado, pois o vector ou composição não faz parte do seu ambiente natural. 0 termo "primer" designa uma sequência oligonucleotídica especifica que é complementar a uma sequência de nucleótidos alvo e que é utilizada para hibridizar para a sequência de nucleótidos alvo. Um "primer" é um ponto de iniciação para a polimerização de nucleótidos catalisada por DNA polimerase, RNA polimerase ou transcriptase reversa. 0 termo "sonda" designa um segmento de ácido nucleico definido (ou segmento análogo de nucleótidos, por exemplo, polinucleótido como definido aqui) que pode ser utilizado para identificar uma sequência polinucleotidica específica presente em amostras, em que esse segmento de ácido nucleico compreende uma sequência de nucleótidos complementar à sequência polinucleotidica específica a ser identificada.
Os termos "complementar" ou "seu complemento" são aqui utilizados para se referirem às sequências de polinucleótidos que são capazes de formar emparelhamento de bases de Watson & Crick com outro polinucleótido especificado ao longo da totalidade da região complementar. Este termo aplica-se a pares de polinucleótidos com base 28 apenas nas suas sequências, e não a qualquer conjunto particular de condições nas quais os dois polinucleótidos se ligariam de facto. 0 termo "polipéptido" refere-se a um polímero de aminoácidos independentemente da extensão do polímero; assim, péptidos, oligopéptidos e proteínas estão incluídos na definição de polipéptido. Este termo também não especifica nem exclui modificações pós-expressão de polipéptidos, por exemplo, polipéptidos que incluem a ligação covalente de grupos glicosilo, grupos acetilo, grupos fosfato, grupos lipídicos e afins estão expressamente abrangidos no termo polipéptido. Também estão incluídos na definição polipéptidos que contêm um ou mais análogos de um aminoácido (incluindo, por exemplo, aminoácidos de ocorrência não natural, aminoácidos que só ocorrem naturalmente num sistema biológico não relacionado, aminoácidos modificados de sistemas de mamíferos, etc.), polipéptidos com ligações substituídas, bem como outras modificações conhecidas na área, de ocorrência natural e de ocorrência não natural.
Tal como é aqui utilizado, o termo "exâo" refere-se tanto à porção de um DNA que codifica para uma porção do mRNA processado quanto aos aminoácidos codificados por essa parte de um DNA.
Tal como é aqui utilizado, "variantes de processamento" refere-se a mRNAs diferentes produzidos por acontecimentos de processamento alternativo e traduzidos do mesmo gene. 0 termo variante de processamento refere-se tanto ao mRNA como ao polipéptido correspondente. 29
Tal como é aqui utilizado, o termo "animal não humano" refere-se a qualquer vertebrado não humano, pássaros e mais habitualmente mamíferos, preferivelmente primatas, animais de criação, como suínos, cabras, ovelhas, burros e cavalos, coelhos ou roedores, mais preferivelmente ratos ou ratinhos. Tal como é utilizado aqui, o termo "animal" refere-se a qualquer vertebrado, preferivelmente um mamífero. Ambos os termos "animal" e "mamífero" abrangem expressamente sujeitos humanos, a menos que sejam seguidos do termo "não humano".
Os termos "característica" e "fenótipo" são aqui utilizados de forma intermutável e referem-se a qualquer propriedade clinicamente distinguível, detectável ou mensurável de qualquer outra forma de um organismo, tais como sintomas de uma doença ou susceptibilidade a uma doença, por exemplo. Tipicamente, os termos "característica" ou "fenótipo" são aqui utilizados para se referirem a sintomas ou susceptibilidade a perturbação bipolar, ou para se referirem à resposta de um indivíduo a um agente que actua em perturbação bipolar, ou para se referirem a sintomas ou susceptibilidade a efeitos secundários de um agente que actua em perturbação bipolar.
Tal como é aqui utilizado, o termo "alelo" refere-se a uma das formas variantes de um marcador bialélico que difere de outras formas na sua sequência de nucleótidos. Tipicamente, o primeiro alelo identificado é designado alelo original, ao passo que outros alelos são designados alelos alternativos. Os organismos diplóides podem ser homozigóticos ou heterozigóticos para uma forma alélica. 30 O termo "polimorfismo", tal como é aqui utilizado, refere-se à ocorrência de duas ou mais sequências genómicas ou alelos alternativos entre diferentes genomas ou indivíduos. "Polimórf ico" refere-se ao estado em que duas ou mais variantes de uma sequência genómica específica podem ser encontradas numa população. Um "sítio polimórfico" é o locus onde ocorre a variação. Um polimorfismo pode compreender uma substituição, deleção ou inserção de um ou mais nucleótidos. Um polimorfismo de um único nucleótido é uma alteração de um único par de bases. Tipicamente, um polimorfismo de um único nucleótido é a substituição de um nucleótido por outro nucleótido no sítio polimórfico. Um "polimorfismo de um único nucleótido" (SNP) refere-se a um polimorfismo de sequências que diferem num único par de bases. 2. Polipéptidos KCNQ2-15b da presente invenção O termo "polipéptidos KCNQ2-15b" é aqui utilizado para abranger todos os polipéptidos da presente invenção. 0 KCNQ2-15b é seleccionado de entre um péptido, um polipéptido ou uma proteína seleccionada do grupo que consiste em: a) um polipéptido que compreende uma extensão de pelo menos vinte aminoácidos dos aminoácidos 589 até 643 da ID SEQ NO: 2; b) um polipéptido que compreende os aminoácidos 589 até 643 da ID SEQ NO: 2; c) um polipéptido que compreende os aminoácidos 545 até 643 da ID SEQ NO: 2; d) um polipéptido que compreende a ID SEQ NO: 2; e) um polipéptido que compreende a ID SEQ NO: 4; f) um polipéptido que compreende a ID SEQ NO: 6; 31 g) um polipéptido que compreende uma muteína de qualquer um de entre (d) até (f), em que a sequência de aminoácidos tem pelo menos 95% ou 99% de identidade com pelo menos uma das sequências (d) até (f), e h) uma muteína de qualquer um de entre (b) até (f), em que quaisquer alterações da sequência de aminoácidos são substituições de aminoácidos conservativas relativamente às sequências de aminoácidos em (b) até (f) .
Todos os polipéptidos KCNQ2-15b da presente invenção compreendem uma sequência de aminoácidos com uma extensão de pelo menos 20 aminoácidos da ID SEQ NO: 2, em que essa extensão se situa entre os aminoácidos 589 e 643 da ID SEQ NO: 2. Preferivelmente, polipéptidos KCNQ2-15b compreendem os aminoácidos 589 até 643 da ID SEQ NO: 2.
Numa especificação da invenção, polipéptidos KCNQ2-15b compreendem qualquer uma de entre ID SEQ NO: 2, ID SEQ NO: 4 ou ID SEQ NO: 6. Polipéptidos KCNQ2-15b preferidos consistem na ID SEQ NO: 2, ID SEQ NO: 4 ou ID SEQ NO: 6. Tal como também é aqui utilizado, "KCNQ2-15bx" refere-se a um polipéptido da ID SEQ NO: 2, "KCNQ2-15by" refere-se a um polipéptido da ID SEQ NO: 4 e "KCNQ2-15bz" refere-se a um polipéptido da ID SEQ NO: 6.
Numa especificação preferida, polipéptidos KCNQ2-15b são capazes de se ligar à subunidade Βγ da fosfatase PP2A (ΡΡ2Α/Βγ) . Por outras palavras, esses polipéptidos KCNQ2-15b ligam-se a ΡΡ2Α/Βγ quando a ligação é testada por qualquer ensaio adequado. Esses ensaios abrangem, por exemplo, o teste de cruzamento de levedura descrito no 32 exemplo 9 e o ensaio de revestimento em fase sólida descrito no exemplo 6. Tal como também é aqui utilizado, o termo "actividade de ligação de KCNQ2-15b" ou "actividade de ligação" refere-se à capacidade do polipéptido KCNQ2-15b para se ligar a ΡΡ2Α/Βγ.
Noutra especificação preferida, polipéptidos KCNQ2-15b correspondem a uma subunidade de um canal de potássio. Numa especificação mais preferida, polipéptidos KCNQ2-15b correspondem a isoformas do polipéptido KCNQ2-15b que são produzidas por acontecimentos de processamento alternativo. Esses polipéptidos KCNQ2-15b podem associar-se a outros polipéptidos KCNQ2-15b ou a outras subunidades de canais de potássio para formar um canal de potássio. Tal como também é aqui utilizado, o termo "actividade biológica de KCNQ2-15b" ou "actividade biológica" refere-se à actividade de um canal de potássio que compreende o polipéptido KCNQ2-15b.
Uma especificação preferida é dirigida a um canal de potássio que compreende pelo menos um polipéptido KCNQ2-15b. 0 canal de potássio pode ser um canal de potássio homomérico compreendido por vários polipéptidos KCNQ2-15b. Alternativamente, o canal de potássio pode ser um canal de potássio heteromérico compreendido por um polipéptido KCNQ2-15b associado a outros polipéptidos KCNQ e/ou a outras subunidades de canais de potássio. Pode medir-se a actividade biológica de KCNQ2-15b por métodos bem conhecidos dos experimentados na área, tais como, por exemplo, medição da corrente M.
Tal como também são aqui utilizados, os termos "propriedades biológicas de KCNQ2-15b", "propriedades biológicas" e "actividade" abrangem a actividade biológica 33 e actividade de ligação do polipéptido KCNQ2-15b. Propriedades biológicas de KCNQ2-15b também incluem, mas não se limitam a estas, por exemplo, ligação de anticorpos específicos para KCNQ2-15b, ligação a subunidades KCNQ e modulação da actividade de canais de potássio.
Noutras especificações preferidas, polipéptidos KCNQ2-15b compreendem o novo exão 15b. 0 termo "exão 15b" refere-se aos aminoácidos nas posições 545 até 643 da ID SEQ NO: 2. Preferivelmente, o exão 15b é o exão mais carboxi-terminal desse polipéptido KCNQ2-15b. Polipéptidos KCNQ2-15b também podem compreender qualquer combinação de exões 1 até 14 do gene KCNQ2. A presente invenção também é dirigida a fragmentos de pelo menos 20, 30, 40, 50, 60 , 70, 00 o 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530 , 540, 550 , 560 , 570, 580, 590, 600 ou 610 aminoácidos de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz.
Outras especificações são dirigidas a muteínas. Tal como é aqui utilizado, o termo "muteínas" refere-se a análogos de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz em que um ou mais dos resíduos de aminoácidos de um KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz natural estão substituídos por resíduos de aminoácidos diferentes, ou estão deletados, ou um ou mais resíduos de aminoácidos são adicionados à sequência natural de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz, sem diminuir consideravelmente a actividade dos produtos resultantes em comparação com KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz de tipo selvagem. Estas muteínas são preparadas por técnicas 34 conhecidas de síntese e/ou de mutagénese dirigida a sítios, ou por qualquer outra técnica conhecida adequada.
Muteínas de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz que podem ser utilizadas de acordo com a presente invenção, ou respectivo ácido nucleico codificador, incluem um conjunto finito de sequências substancialmente correspondentes como péptidos ou polinucleótidos de substituição, que podem ser rotineiramente obtidos pelo habitualmente experimentado na área, sem experimentação desnecessária, com base nos ensinamentos e directrizes apresentados aqui.
Também são aqui revelados KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz codificados por um ácido nucleico, como DNA ou RNA, que hibridiza para DNA ou RNA, que codifica KCNQ2-15b de acordo com a presente invenção em condições moderadamente ou altamente restritas. 0 termo "condições restritas" refere-se a condições de hibridização e lavagem subsequente que os habitualmente experimentados na área convencionalmente designam de "restritas". Ver Ausubel et al., "Current Protocols in Molecular Biology", supra, Interscience, N.I., §§6.3 e 6.4 (1987, 1992), e Sambrook et al. (Sambrook, J. C., Fritsch, E. F., e Maniatis, T. (1989) "Molecular Cloning: A Laboratory Manual" Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NI).
Sem limitação, exemplos de condições restritas incluem condições de lavagem 12-20°C abaixo da T.f. calculada do híbrido em estudo, por exemplo, em 2 x SSC e SDS 0,5% durante 5 minutos, 2 x SSC e SDS 0,1% durante 15 minutos; 0,1 x SSC e SDS 0,5% a 37°C durante 30-60 minutos e depois 0,1 x SSC e SDS 0,5% a 68°C durante 30-60 minutos. Os habitualmente experimentados nesta área compreendem que 35 condições restritas também dependem do comprimento das sequências de DNA, sondas oligonucleotidicas (como 10-40 bases) ou sondas oligonucleotidicas misturadas. Se forem utilizadas sondas misturadas, é preferível utilizar cloreto de tetrametilamónio (TMAC) em vez de SSC.
Os polipéptidos da presente invenção incluem muteínas com uma sequência de aminoácidos pelo menos 95%, 96%, 97%, 98% ou 99% idêntica a um polipéptido KCNQ2-15b da presente invenção. Por um polipéptido com uma sequência de aminoácidos pelo menos, por exemplo, 95% "idêntica" a uma sequência de aminoácidos de pesquisa da presente invenção pretende-se significar que a sequência de aminoácidos do polipéptido em questão é idêntica à sequência de pesquisa com a excepção da sequência polipeptídica em questão poder incluir até cinco alterações de aminoácidos por cada 100 aminoácidos da sequência de aminoácidos de pesquisa. Por outras palavras, para obter um polipéptido com uma sequência de aminoácidos pelo menos 95% idêntica a uma sequência de aminoácidos de pesquisa, até 5% (5 em 100) dos resíduos de aminoácidos da sequência em questão podem ser inseridos, deletados ou substituídos por outros aminoácidos.
Para sequências em que não há uma correspondência exacta pode determinar-se uma "% de identidade". Em geral, as duas sequências a serem comparadas são alinhadas para se obter uma correlação máxima entre as sequências. Este procedimento pode incluir inserir "hiatos" numa ou em ambas as sequências, para aumentar o grau do alinhamento. Pode determinar-se uma % de identidade ao longo de todo o comprimento de cada uma das sequências a serem comparadas (denominado alinhamento global), que é particularmente 36 adequado para sequências de comprimento igual ou muito semelhante, ou ao longo de comprimentos menores e definidos (denominado alinhamento local), que é mais adequado para sequências de comprimento diferente. Métodos para comparar a identidade e homologia de duas ou mais sequências são bem conhecidos na área. Assim, por exemplo, podem utilizar-se programas disponíveis no Pacote de Análise de Sequências de Wisconsin, versão 9.1 (Devereux, J., et al., 1984), por exemplo, os programas BESTFIT e GAP, para determinar a % de identidade entre dois polinucleótidos e a % de identidade e a % de homologia entre duas sequências polipeptídicas. 0 programa BESTFIT usa o algoritmo de "homologia local" de Smith e Waterman (1981) e encontra a melhor região única de semelhança entre duas sequências. Também são conhecidos na área outros programas para determinar a identidade e/ou semelhança entre sequências, por exemplo, a família de programas BLAST (Altschul, S. F., et al., 1990, Altschul, S. F., et al., 1997, acessíveis através da página de entrada do NCBI no sítio da "world wide web" ncbi.nlm.nih.gov) e FASTA (Pearson, W. R., 1990; Pearson 1988).
Alterações preferidas para muteínas de acordo com a presente invenção são as conhecidas como substituições "conservativas". Substituições conservativas de aminoácidos de polipéptidos KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz podem incluir aminoácidos sinónimos num grupo que tenham propriedades físico-químicas suficientemente semelhantes para que a substituição entre membros do grupo conserve a função biológica da molécula (Grantham, 1974). É claro que também podem ser feitas inserções e deleções de aminoácidos nas sequências definidas acima sem alterar a sua função, 37 particularmente se as inserções ou deleções envolverem apenas alguns aminoácidos, por exemplo, menos de trinta e preferivelmente menos de dez, e não removerem nem deslocarem aminoácidos que sejam críticos para uma conformação funcional, por exemplo, resíduos cisteína. Proteínas e muteínas produzidas por essas deleções e/ou inserções pertencem ao âmbito da presente invenção.
Preferivelmente, os grupos de aminoácidos sinónimos são os definidos na Tabela I. Mais preferivelmente, os grupos de aminoácidos sinónimos são os definidos na Tabela II e, muito preferivelmente, os grupos de aminoácidos sinónimos são os definidos na Tabela III. 38
TABELA I
Grupos Preferidos de Aminoácidos Sinónimos Aminoácido Grupo Sinónimo
Ser Ser, Thr, Gly, Asn Arg Arg, Gin, Lys, Glu, His Leu Lie, Phe, Tyr, Met, Vai, Leu Pró Gly, Ala, Thr, Pro Thr Pró, Ser, Ala, Gly, His, Gin, Thr Ala Gly, Thr, Pró, Ala Vai Met, Tyr, Phe, Lie, Leu, Vai Gly Ala, Thr, Pró, Ser, Gly Ile Met, Tyr, Phe, Vai, Leu, Ile Phe Trp, Met, Tyr, Ile, Vai, Leu, Phe Tyr Trp, Met, Phe, Ile, Vai, Leu, Tyr Cys Ser, Thr, Cys His Glu, Lys, Gin, Thr, Arg, His Gin Glu, Lys, Asn, His, Thr, Arg, Gin Asn Gin, Asp, Ser, Asn Lys Glu, Gin, His, Arg, Lys Asp Glu, Asn, Asp Glu Asp, Lys, Asn, Gin, His, Arg, Glu Met Phe, Lie, Vai, Leu, Met
Trp Trp
TABELA II
Grupos Mais Preferidos de Aminoácidos Sinónimos Aminoácido Grupo Sinónimo
Ser Ser
Arg His, Lys, Arg
Leu Leu, Lie, Phe, Met
Pró Ala, Pro
Thr
Thr 39
39 Ala Pró, Ala Vai Vai, Met, Ile Gly Gly Ile Ile, Met, Phe, Vai, Leu Phe Met, Tyr, Ile, Leu, Phe Tyr Phe, Tyr Cys Cys, Ser His His, Gin, Arg Gin Glu, Gin, His Asn Asp, Asn Lys Lys, Arg Asp Asp, Asn Glu Glu, Gin Met Met, Phe, Ile, Vai, Leu Trp Trp TABELA III
Grupos Muito Preferidos de Aminoácidos Sinónimos
Aminoácido Ser Arg Leu Pró Thr Ala Vai Gly Ile Phe Tyr Cys His
Grupo Sinónimo
Ser
Arg
Leu, Lie, Met
Pro
Thr
Ala
Vai
Gly
Ser
Ile, Met, Leu Phe Tyr Cys,
His 40
Gin Gin Asn Asn Lys Lys Asp Asp Glu Glu Met Met Trp Met
Ile, Leu
Exemplos de produção de substituições de aminoácidos em proteínas que podem ser utilizadas para obter muteinas de polipéptidos KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz para utilização na presente invenção incluem quaisquer passos de métodos conhecidos, como apresentado nas patentes U.S. 4 959 314, 4 588 585 e 4 737 462, atribuídas a Mark et al.; 5 116 943, atribuída a Koths et al.; 4 965 195, atribuída a Namen et al.; 4 879 111, atribuída a Chong et al., e 5 017 691, atribuída a Lee et al., e proteínas substituídas com lisina apresentadas na patente U.S. N° 4 904 584 (Shaw et al.) .
Preferivelmente, as muteinas da presente invenção exibem substancialmente as mesmas propriedades biológicas do polipéptido KCNQ2-15b ao qual corresponde.
Nalgumas especificações, polipéptidos KCNQ2-15b e respectivas muteinas ou fragmentos têm actividade biológica ou actividade de ligação como definido acima. Noutras especificações, polipéptidos KCNQ2-15b e respectivas muteinas ou fragmentos não têm actividade como definido acima. Outras utilizações dos polipéptidos da presente invenção incluem, inter alia, como marcadores de epítopos, no mapeamento de epítopos e como marcadores de peso molecular em géis de SDS-PAGE ou em colunas de filtração em 41 gel com crivos moleculares, utilizando métodos conhecidos dos experimentados na área. Esses polipéptidos podem ser utilizados para dirigir anticorpos policlonais e monoclonais, que são úteis em ensaios para detectar a expressão de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz, ou para purificar KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz. A titulo exemplificativo, outra utilização especifica de polipéptidos KCNQ2-15b é a utilização desses polipéptidos no sistema de dois híbridos de levedura para capturar proteínas de ligação a KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz, que são candidatos a moduladores de acordo com a presente invenção, como é suplementarmente pormenorizado abaixo. 3. Polinucleótidos KCNQ2-15b da presente invenção A presente invenção também é dirigida a polinucleótidos KCNQ2-15b que codificam quaisquer dos polipéptidos KCNQ2-15b descritos acima e a sequências complementares àqueles.
Numa especificação preferida, esse polinucleótido é seleccionado do grupo que consiste em: a) um polinucleótido que compreende os nucleótidos 1776 até 1929 da ID SEQ NO: 1; b) um polinucleótido que compreende os nucleótidos 1632 até 1929 da ID SEQ NO: 1; c) um polinucleótido que compreende a ID SEQ NO: 1; d) um polinucleótido que compreende a ID SEQ NO: 3; e) um polinucleótido que compreende a ID SEQ NO: 5; f) um polinucleótido complementar aos polinucleótidos de (a) até (e) . A invenção abrange um ácido nucleico purificado, isolado e/ou recombinante que compreende uma sequência de 42 nucleótidos seleccionada do grupo que consiste em polinucleótidos que codificam polipéptidos KCNQ2-15b, incluindo variantes de processamento bem como variantes alélicas, e fragmentos de polipéptidos KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by e KCNQ2-15bz. Preferivelmente, esses fragmentos compreendem nucleótidos nas posições 1776 até 1929 da ID SEQ NO: 1. Mais preferivelmente, esses fragmentos compreendem nucleótidos nas posições 1632 até 1929 da ID SEQ NO: 1.
Polinucleótidos KCNQ2-15b preferidos da invenção incluem polinucleótidos isolados e/ou recombinantes compreendendo uma extensão contígua de pelo menos 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700 ou 1800 nucleótidos da ID SEQ NO: 1, ID SEQ NO: 3 ou ID SEQ NO: 5.
Noutra especificação preferida, o polinucleótido KCNQ2-15b purificado tem pelo menos 95, 96, 97, 98 ou 99% de identidade de nucleótidos com um polinucleótido seleccionado do grupo que consiste na ID SEQ NO: 1, ID SEQ NO: 3, ID SEQ NO: 5, respectivas sequências complementares e respectivos fragmentos.
Outro objectivo da invenção refere-se a polinucleótidos purificados que hibridizam, em condições moderadamente restritas ou em condições altamente restritas, com um polinucleótido seleccionado do grupo que consiste em respectivas sequências complementares e respectivos fragmentos.
Polinucleótidos KCNQ2-15b muito preferidos da invenção incluem polinucleótidos que codificam um polipéptido KCNQ2- 43 15bx, um polipéptido KCNQ2-15by ou um polipéptido KCNQ2-15bz. Um polinucleótido KCNQ2-15bx corresponde a um polinucleótido que codifica um polipéptido KCNQ2-15bx. Um polinucleótido KCNQ2-15by corresponde a um polinucleótido que codifica um polipéptido KCNQ2-15by. Um polinucleótido KCNQ2-15bz corresponde a um polinucleótido que codifica um polipéptido KCNQ2-15bz.
Nalgumas especificações, esse polinucleótido KCNQ2-15b compreende ou consiste na sequência codificadora (CDS) que codifica o polipéptido KCNQ2-15b. Noutras especificações, esse polinucleótido KCNQ2-15b compreende ou consiste no RNA mensageiro (mRNA) que codifica o polipéptido KCNQ2-15b. Noutras especificações, esse polinucleótido KCNQ2-15b compreende ou consiste no DNA complementar (cDNA) que codifica o polipéptido KCNQ2-15b. Polinucleótidos KCNQ2-15b preferidos são polinucleótidos que compreendem uma CDS com a sequência da ID SEQ NO: 1, ID SEQ NO: 3 ou ID SEQ NO: 5, mRNAs compreendendo estas CDSs e cDNAs compreendendo estas CDSs . A presente invenção também abrange fragmentos de polinucleótidos KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz para utilização como "primers" e sondas. Esses "primers" são úteis para detectar a presença de pelo menos uma cópia de um polinucleótido KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz, respectivo complemento ou variante, numa amostra de teste. As sondas da presente invenção são úteis para algumas finalidades. De forma notável, podem ser utilizadas em hibridização "Southern" para DNA genómico. As sondas também podem ser utilizadas para detectar produtos de amplificação de PCR. Também podem ser utilizadas para detectar emparelhamentos defeituosos nos mRNAs de KCNQ2-15bx, KCNQ2- 44 15by ou KCNQ2-15bz utilizando outras técnicas. Também podem ser utilizadas para hibridização in situ.
Quaisquer dos polinucleótidos, "primers" e sondas da presente invenção podem ser convenientemente imobilizados num substrato sólido, tal como, por exemplo, uma microssérie. Um substrato compreendendo uma pluralidade de "primers" ou sondas oligonucleotídicos da invenção pode ser utilizado para detectar ou amplificar sequências-alvo no gene KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz, pode ser utilizado para detectar mutações na sequência codificadora ou não codificadora dos mRNAs de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz, e também pode ser utilizado para determinar a expressão de mRNAs de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by ou KCNQ2-15bz em diferentes contextos, tais como em diferentes tecidos, em diferentes fases de um processo (desenvolvimento embrionário, tratamento de doença) e em pacientes versus indivíduos saudáveis. Métodos de clonagem ou construção de polinucleótidos KCNQ2-15b são bem conhecidos dos experimentados na área. Por exemplo, podem utilizar-se os métodos descritos nos exemplos para clonar ou construir os polinucleótidos KCNQ2-15b da presente invenção. 4. Vectores, células-hospedeiro e organismos hospedeiros da presente invenção A presente invenção também se refere a vectores que incluem os polinucleótidos KCNQ2-15b da presente invenção. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a vectores de expressão que incluem um polinucleótido KCNQ2-15b. Preferivelmente, esses vectores de expressão compreendem um polinucleótido que codifica um polipéptido KCNQ2-15bx, 45 KCNQ2-15by, KCNQ2-15bz, respectiva muteína ou respectivo fragmento. 0 termo "vector" é aqui utilizado para designar um composto de DNA ou RNA circular ou linear, que tem filamentação dupla ou filamentação simples e que compreende pelo menos um polinucleótido da presente invenção a ser transferido numa célula-hospedeiro ou num organismo hospedeiro unicelular ou multicelular. Um "vector de expressão" compreende sinais apropriados nos vectores, em que esses sinais incluem vários elementos reguladores, tais como intensificadores/promotores de fontes virais e de mamífero que conduzem a expressão do polinucleótido inserido em células-hospedeiro. Marcadores seleccionáveis para estabelecer clones permanentes e estáveis que expressam os produtos, tais como, por exemplo, uma selecção de fármaco dominante, são geralmente incluídos nos vectores de expressão da invenção, pois são elementos que ligam a expressão dos marcadores de selecção de fármacos à expressão do polipéptido.
Adicionalmente, o vector de expressão pode ser um vector de fusão que conduz a expressão de um polipéptido de fusão entre um polipéptido KCNQ2-15b e um polipéptido heterólogo. Por exemplo, o polipéptido heterólogo pode ser um marcador seleccionável, tal como, por exemplo, uma proteína luminescente, ou um polipéptido que permita a purificação do polipéptido de fusão.
Os polinucleótidos da presente invenção podem ser utilizados, por exemplo, para expressar o polipéptido codificado numa célula-hospedeiro para produzir o polipéptido codificado. Os polinucleótidos da presente 46 invenção também podem ser utilizados para expressar o polipéptido codificado numa célula-hospedeiro para ensaios de rastreio. Ensaios de rastreio são particularmente interessantes para identificar moduladores e/ou parceiros de ligação de polipéptidos KCNQ2-15b, como é suplementarmente pormenorizado abaixo. Os polinucleótidos da presente invenção também podem ser utilizados para expressar o polipéptido codificado num organismo hospedeiro para produzir um efeito benéfico. Nesses procedimentos, a proteina codificada pode ser expressa de forma transitória no organismo hospedeiro ou ser expressa de forma estável no organismo hospedeiro. 0 polipéptido codificado pode ter qualquer uma das propriedades descritas aqui. 0 polipéptido codificado pode ser uma proteina que o organismo hospedeiro não tenha ou, alternativamente, a proteina codificada pode aumentar os níveis existentes da proteína no organismo hospedeiro.
Numa especificação, o vector de expressão é um vector de terapia genética. Sistemas de vectores virais que têm aplicação em terapia genética têm sido derivados, por exemplo, do vírus herpes, vírus vacínia e vários vírus RNA. Em particular, vectores de vírus herpes podem proporcionar uma estratégia única para a persistência da expressão do gene inserido em células do sistema nervoso central e tecido ocular.
Outro objectivo da invenção compreende uma célula- hospedeiro que foi transformada, transfectada ou transduzida com um polinucleótido que codifica um polipéptido KCNQ2- -15b. Também estão incluídas células- hospedeiro que são transformadas, transfectadas ou transduzidas com um vector recombinante, como um dos 47 descritos acima. As células-hospedeiro da presente invenção podem compreender quaisquer dos polinucleótidos da presente invenção.
Pode utilizar-se qualquer célula-hospedeiro conhecida do experimentado na área. Células-hospedeiro preferidas utilizadas como receptores dos polinucleótidos e vectores de expressão da invenção incluem: a) Células-hospedeiro procarióticas: estirpes de Escherichia coli (isto é, estirpe DH5-a), Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium, e estirpes de espécies como Pseudomonas, Streptomyces e Staphylococcus. b) Células-hospedeiro eucarióticas: CHO (ATCC N° CCL-61), células HeLa (ATCC N° CCL2; N° CCL2.1; Nc 1 CCL2.2), células Cv 1 (ATCC N° CCL70) , células COS (ATCC N° CRL1650; N° CRL1651) , células Sf-9 (ATCC N° CRL1711) , células C127 (ATCC N° CRL-1804) , 3T3 (ATCC N° CRL-6361), 293 de rim humano (ATCC N° 45504; N° CRL-1573) , BHK (ECACC N° 84100501; N° 84111301), estirpes de Saccharomyces cerevisiae, como AH109 e Y184, e estirpes de Aspergillus niger.
Outro objectivo da invenção compreende métodos para preparar os vectores e células-hospedeiro acima por técnicas recombinantes. Qualquer técnica bem conhecida para construir um vector de expressão e para distribui-lo numa célula pode ser utilizada para a construção e distribuição dos vectores da presente invenção. Essas técnicas incluem mas não se limitam às técnicas pormenorizadas nos exemplos.
Outro objectivo da presente invenção consiste num animal transgénico que inclui, numa pluralidade das suas células, um polinucleótido KCNQ2-15b recombinante clonado. Os termos 48 "animais transgénicos" ou "animais hospedeiros" são aqui utilizados para designar animais cujo genoma foi genética e artificialmente manipulado de modo a incluir um dos ácidos nucleicos de acordo com a invenção. As células afectadas podem ser células somáticas, germinativas ou ambas. Animais preferidos são mamíferos não humanos e incluem os pertencentes a um género seleccionado de entre Mus (por exemplo, ratinhos), Rattus (por exemplo, ratos) e Oryctogallus (por exemplo, coelhos), cujo genoma foi artificial e geneticamente alterado pela inserção de um ácido nucleico de acordo com a invenção. Numa especificação, a invenção abrange mamíferos e animais hospedeiros não humanos compreendendo um vector recombinante da invenção ou um polinucleótido KCNQ2-15b desagregado por recombinação homóloga com um vector "knock out".
Numa especificação preferida, estes animais transgénicos podem ser bons modelos experimentais para estudar diversas patologias relacionadas com a função de KCNQ2-15b. Em particular, um animal transgénico em que (i) é transcrito um mRNA anti-sentido que se liga a mRNAs de KCNQ2-15b de ocorrência natural, ou (ii) um mRNA expressa um polipéptido KCNQ2-15b, pode ser um bom modelo animal para perturbações bipolares e/ou outras perturbações do humor. 5. Métodos para preparar os polipéptidos da presente invenção A presente invenção também se refere a métodos para preparar um polipéptido KCNQ2-15b.
Numa especificação, os polipéptidos KCNQ2-15b da presente invenção são isolados de fontes naturais, incluindo tecidos 49 e células, quer sejam células directamente isoladas ou cultivadas, de humanos ou animais não humanos. Formas solúveis de KCNQ2-15b podem ser isoladas de fluidos corporais. Métodos para extrair e purificar proteínas que abrangem membranas naturais são conhecidos na área e incluem a utilização de detergentes ou agentes caotrópicos para desagregar partículas, seguido, por exemplo, de extracção diferencial e separação dos polipéptidos por cromatografia de permuta iónica, cromatografia de afinidade, sedimentação de acordo com a densidade e electroforese em gel. Por exemplo, pode utilizar-se 0 método descrito no Exemplo 4. Os polipéptidos da invenção também podem ser purificados de fontes naturais utilizando anticorpos dirigidos contra os polipéptidos da invenção, como os descritos aqui, em métodos que são bem conhecidos na área da purificação de proteínas.
Numa especificação preferida, os polipéptidos KCNQ2-15b da invenção são produzidos de forma recombinante utilizando métodos de expressão de rotina conhecidos na área. 0 polinucleótido que codifica o polipéptido desejado é operativamente ligado a um promotor num vector de expressão adequado para qualquer hospedeiro conveniente. Podem utilizar-se sistemas de hospedeiros eucarióticos e procarióticos na formação de polipéptidos recombinantes. Em seguida, o polipéptido é isolado de células submetidas a lise ou então, se for produzida uma forma solúvel, do meio de cultura, e é purificado na extensão desejada para a sua utilização pretendida.
Consequentemente, outra especificação da presente invenção consiste num método para preparar um polipéptido da 50 presente invenção, cujo método compreende os passos seguintes: a) obter um polinucleótido que codifica um polipéptido KCNQ2-15b; b) inserir esse polinucleótido num vector de expressão de modo que o polinucleótido fique operativamente ligado a um promotor, e c) introduzir esse vector de expressão numa célula-hospedeiro de modo que a referida célula-hospedeiro produza esse polipéptido.
Numa especificação preferida, o método também compreende o passo de isolar o polipéptido. O técnico experimentado apreciará que qualquer passo deste método pode ser realizado separadamente. O produto de cada passo pode ser transferido para outro passo de modo a conduzir o passo subsequente.
Noutras especificações, esse polinucleótido consiste numa CDS. Noutro aspecto desta especificação, esse polinucleótido é um polinucleótido que consiste na ID SEQ NO: 1, ID SEQ NO: 3, ID SEQ NO: 5 ou respectivo fragmento.
Outro aspecto da invenção refere-se a um método para preparar um polipéptido, cujo método compreende os passos de cultivar uma célula-hospedeiro compreendendo um vector de expressão que compreende um polinucleótido KCNQ2-15b em condições adequadas para a produção de um polipéptido KCNQ2-15b nessa célula-hospedeiro. Numa especificação preferida, o método também compreende o passo de purificar o referido polipéptido da cultura. 51
Noutra especificação, é muitas vezes vantajoso adicionar ao polinucleótido recombinante que codifica um polipéptido KCNQ2-15b uma sequência de nucleótidos adicional que codifica para sequências secretoras ou lider, pró-sequências, sequências que auxiliam a purificação, como múltiplos residuos histidina ou caudas GST, ou uma sequência adicional que confira estabilidade durante a produção recombinante. Porções solúveis do polipéptido KCNQ2-15b podem, por exemplo, ser ligadas a uma parte Ig-Fc para gerar variantes solúveis e estáveis.
Um polipéptido desta invenção pode ser recuperado e purificado de culturas de células recombinantes por métodos bem conhecidos, incluindo, mas não se limitando a extracção diferencial, precipitação com sulfato de amónio ou etanol, extracção com ácido, cromatografia de permuta aniónica ou catiónica, cromatografia liquida de alto desempenho, cromatografia com fosfocelulose, cromatografia de interacção hidrófoba, cromatografia de afinidade, cromatografia com hidroxilapatite, imunocromatografia e cromatografia com lectina. 0 polipéptido KCNQ2-15b expresso pode ser purificado utilizando quaisquer técnicas comuns de imunocromatografia. Nesses procedimentos, uma solução que contém o polipéptido de interesse, como o meio de cultura ou um extracto celular, é aplicada numa coluna que contém anticorpos contra o polipéptido ligados à matriz da cromatografia. Deixa-se a proteína recombinante ligar-se à coluna de imunocromatografia. Em seguida, lava-se a coluna para remover proteínas ligadas de forma inespecífica. A proteína segregada ligada de forma específica é então libertada da coluna e recuperada utilizando técnicas comuns. 52 6. Anticorpos da presente invenção A presente invenção também se refere a anticorpos que se ligam especificamente aos polipéptidos da presente invenção. Mais especificamente, esses anticorpos ligam-se aos epitopos dos polipéptidos da presente invenção. Os anticorpos da presente invenção incluem IgG (incluindo IgGl, IgG2, IgG3 e IgG4), IgA (incluindo IgAl e IgA2), IgD, IgE ou igM e igY. 0 termo "anticorpo" (Ab) refere-se a um polipéptido ou grupo de polipéptidos compreendido por pelo menos um dominio de ligação, em que se forma um dominio de ligação a partir do dobramento de domínios variáveis de um composto de anticorpo para formar espaços de ligação tridimensionais com forma de uma superfície interna e distribuição de carga complementar às características de um determinante antigénico de um antigene, que permite a ocorrência de uma reacção imunológica com o antigene. Tal como é aqui utilizado, pretende-se que o termo "anticorpo" inclua anticorpos completos, incluindo anticorpos completos de cadeia única, e respectivos fragmentos de ligação de antigenes. Numa especificação preferida, os anticorpos são fragmentos de anticorpos de ligação de antigenes humanos da presente invenção que incluem, mas não se limitam a Fab, Fab', F(ab)2 e F(ab')2; Fd, Fvs de cadeia única (scFv), anticorpos de cadeia única, Fvs ligados por dissulfureto (sdFv) e fragmentos compreendendo um domínio VL ou VH. Os anticorpos podem ter qualquer origem animal, incluindo pássaros e mamíferos. Preferivelmente, os anticorpos provêm de humanos, ratinho, coelho, cabra, porquinho-da-índia, camelo, cavalo ou galinha. A presente invenção também inclui anticorpos monoclonais e policlonais quiméricos, humanizados e humanos que se ligam especificamente aos polipéptidos da presente invenção. 53
Anticorpos preferidos da presente invenção reconhecem um epitopo nos aminoácidos 589 até 643 da ID SEQ NO: 2, em que os referidos um ou mais aminoácidos são necessários para a ligação do anticorpo a um polipéptido KCNQ2-15b. Outros anticorpos preferidos da presente invenção reconhecem um ou mais dos aminoácidos nas posições 545 até 643 da ID SEQ NO: 2, em que os referidos um ou mais aminoácidos são necessários para a ligação do anticorpo a um polipéptido KCNQ2-15b. Muito preferivelmente, os anticorpos da presente invenção ligam-se a um polipéptido KCNQ2 que compreende o exão 15b, mas não a um polipéptido KCNQ2 sem o exão 15b.
Uma especificação preferida da invenção consiste num método de ligação especifica de um anticorpo da presente invenção a um polipéptido KCNQ2-15b. Este método compreende o passo de contactar o anticorpo da presente invenção com um polipéptido KCNQ2-15b em condições em que o referido anticorpo se pode ligar especificamente a esse polipéptido. Essas condições são bem conhecidas dos experimentados na área. Este método pode ser utilizado, por exemplo, para detectar, purificar ou activar ou inibir a actividade de polipéptidos KCNQ2-15b. A invenção também se refere a anticorpos que actuam como moduladores dos polipéptidos da presente invenção. Anticorpos preferidos são moduladores que aumentam a actividade de ligação ou a actividade biológica do polipéptido KCNQ2-15b ao qual se ligam. Estes anticorpos podem actuar como moduladores de todas ou de algumas das propriedades biológicas do polipéptido KCNQ2-15b. 54 7. Utilizações dos polipéptidos da presente invenção A presente invenção também é dirigida à utilização de um polipéptido KCNQ2 como alvo para rastrear candidatos a moduladores. Tal como é aqui utilizado, o termo "polipéptido KCNQ2" refere- se a qualquer polipéptido codificado pelo gene KCNQ2. Assim, o termo "polipéptido KCNQ2" abrange todas as variantes de processamento alternativo codificadas pelo gene KCNQ2, tais como, por exemplo, polipéptidos KCNQ2-15b e todas as isoformas previamente descritas (ver, por exemplo, N° de Acesso da SwissProt 043526), Tal como também é aqui utilizado, o termo "KCNQ2-fl" refere-se a um polipéptido com a ID SEQ NO: 7.
Tal como é aqui utilizado, o termo "modulador" refere-se a um composto que aumenta ou diminui quaisquer das propriedades de um polipéptido KCNQ2. Tal como é aqui utilizado, um "modulador de KCNQ2" refere-se a um composto que aumenta ou diminui a actividade de um polipéptido KCNQ2 e/ou a um composto que aumenta ou diminui o nivel de transcrição do mRNA de KCNQ2 que codifica esse polipéptido. 0 termo "modulador" abrange agonistas e antagonistas.
Tal como é aqui utilizado, um "antagonista de KCNQ2" refere-se a um composto que diminui a actividade de um polipéptido KCNQ2 e/ou a um composto que diminui o nivel de expressão do mRNA de KCNQ2 que codifica esse polipéptido. Os termos "antagonista" e "inibidor" são considerados sinónimos e podem ser utilizados de forma intermutável ao longo da revelação.
Tal como é aqui utilizado, um "agonista de KCNQ2" refere-se a um composto que aumenta a actividade de um polipéptido 55 KCNQ2 e/ou a um composto que aumenta o nível de expressão do mRNA de KCNQ2 que codifica esse polipéptido. Os termos "agonista" e "activador" são considerados sinónimos e podem ser utilizados de forma intermutável ao longo da revelação. Métodos que podem ser utilizados para testar moduladores quanto à sua capacidade para aumentar ou diminuir a actividade de um polipéptido KCNQ2 ou para aumentar ou diminuir a expressão de um mRNA de KCNQ2 são bem conhecidos na área e são suplementarmente pormenorizados abaixo. Moduladores preferidos da presente invenção são moduladores de KCNQ2-15bx, KCNQ2-15by, KCNQ2-15bz ou KCNQ2-fl. Os ensaios descritos aqui e conhecidos na área para medir a actividade de KCNQ2 podem ser realizados in vitro ou in vi vo.
Compostos candidatos de acordo com a presente invenção incluem compostos de ocorrência natural e sintéticos. Esses compostos incluem, por exemplo, ligandos naturais, moléculas pequenas, mRNAs anti-sentido, anticorpos, aptâmeros e RNAs curtos de interferência. Tal como é aqui utilizado, o termo "ligando natural" refere-se a qualquer molécula de sinalização que se liga a uma fosfatase compreendendo ΡΡ2Α/Βγ in vivo e inclui moléculas tais como, por exemplo, lípidos, nucleótidos, polinucleótidos, aminoácidos, péptidos, polipéptidos, proteínas, hidratos de carbono e moléculas inorgânicas. Tal como é aqui utilizado, o termo "molécula pequena" refere-se a um composto orgânico. Tal como é aqui utilizado, o termo "anticorpo" refere-se a uma proteína produzida por células do sistema imunológico ou a um respectivo fragmento que se liga a um antigene. Tal como é aqui utilizado, o termo "mRNA anti-sentido" refere-se a uma molécula de RNA complementar ao 56 filamento normalmente processado em mRNA e traduzido, ou complementar a uma região daquele. Tal como é aqui utilizado, o termo "aptâmero" refere-se a um ligando de ácido nucleico artificial (ver, por exemplo, Ellington e Szostak (1990) Nature 346: 818-822). Tal como é aqui utilizado, o termo "RNA curto de interferência" refere-se a um RNA de filamentação dupla que induz silenciamento de genes pós-transcrição especifico para sequências (ver, por exemplo, Elbashir et al. (2001) Genes Dev. L5: 188-200).
Podem obter-se esses compostos candidatos utilizando qualquer uma de numerosas abordagens de métodos de bibliotecas combinatoriais conhecidos na área, incluindo, por exemplo, bibliotecas biológicas, bibliotecas em fase sólida ou fase de solução paralelas espacialmente endereçáveis e métodos de bibliotecas sintéticas utilizando selecção com cromatografia de afinidade. A abordagem de bibliotecas biológicas é geralmente utilizada com bibliotecas de péptidos, ao passo que as outras quatro abordagens são aplicáveis a bibliotecas de compostos de oligómeros peptidicos, não peptidicos, aptâmeros ou moléculas pequenas.
Um exemplo de um método que pode ser utilizado para rastrear compostos candidatos quanto a um modulador é um método que compreende os passos seguintes: a) contactar um polipéptido KCNQ2 com o composto candidato, e b) testar a actividade desse polipéptido KCNQ2 na presença desse composto candidato, em que uma diferença da actividade desse polipéptido KCNQ2 na presença desse composto em comparação com a actividade 57 na ausência desse composto indica que o composto é um modulador desse polipéptido KCNQ2.
Alternativamente, o ensaio pode ser um ensaio à base de células que compreende os passos seguintes: a) contactar uma célula que expressa um polipéptido KCNQ2 com o composto candidato, e b) testar a actividade desse polipéptido KCNQ2 na presença desse composto candidato, em que uma diferença da actividade desse polipéptido KCNQ2 na presença desse composto em comparação com a actividade na ausência desse composto indica que o composto é um modulador desse polipéptido KCNQ2. 0 modulador pode modular qualquer actividade desse polipéptido KCNQ2. Por exemplo, o modulador pode modular a expressão de mRNA de KCNQ2 numa célula, ou modular a corrente M gerada por um canal de potássio que compreende o polipéptido KCNQ2. Outras actividades que podem ser medidas incluem ligação de KCNQ2 a ΡΡ2Α/Βγ e ligação de KCNQ2 a outras subunidades de canais de potássio. 0 estado de fosforilação de um polipéptido KCNQ2 é outra actividade do KCNQ2 que pode ser avaliada para rastrear compostos. Muito preferivelmente, a actividade do polipéptido KCNQ2 é avaliada medindo a corrente M. Métodos para testar as actividades mencionadas acima são bem conhecidos dos experimentados na área e podem, por exemplo, ser implementados como suplementarmente pormenorizado abaixo.
Moduladores preferidos da invenção são moduladores que aumentam ou diminuem: a expressão de mRNA de KCNQ2 numa célula; 58 a corrente M gerada por um canal de potássio que compreende um polipéptido KCNQ2; a ligação do polipéptido KCNQ2 a ΡΡ2Α/Βγ, e/ou a ligação do polipéptido KCNQ2 a outras subunidades de canais de potássio.
Numa especificação preferida, avalia-se a actividade de um polipéptido KCNQ2 medindo a corrente M gerada por um canal de potássio que compreende o polipéptido KCNQ2. Ensaios para medir a corrente M gerada por um canal de potássio são conhecidos dos experimentados na área. Um ensaio electrofisiológico para medir a actividade da corrente M gerada por um canal de potássio é descrito, por exemplo, por Pan et al. e por Schwake et al. (Pan et al. (2001) J. Physiol. 531: 347-358; Schwake et al. (2000) J. Biol. Chem. 275: 13343-13348). Também foram descritos ensaios de fluorescência de alto rendimento utilizando corante sensíveis a potenciais membranares para rastrear compostos em canais de potássio. Por exemplo, a EVOTEC desenvolveu ensaios para testar a actividade de canais iónicos (ver, por exemplo, o sitio da "world wide web" evotecoai.com). Nesses ensaios pode testar-se a actividade de canais de KCNQ2 homoméricos e de canais heteroméricos. Canais homoméricos que podem ser testados incluem, por exemplo, canais homoméricos de KCNQ2-fl e homoméricos de KCNQ2-15b. Canais heteroméricos que podem ser testados incluem, por exemplo, canais heteroméricos de KCNQ2-15b/KCNQ2-fl, heteroméricos de KCNQ2-Í1/KCNQ3 e heteroméricos de KCNQ2-15b/KCNQ3.
Noutra especificação preferida, avalia-se a actividade de um polipéptido KCNQ2 medindo a ligação do polipéptido KCNQ2 a ΡΡ2Α/Βγ. Por exemplo, pode medir-se a ligação de um 59 polipéptido KCNQ2 a ΡΡ2Α/Βγ pelo teste de cruzamento de levedura como descrito no exemplo 3 ou pelo ensaio de revestimento em fase sólida como descrito no exemplo 6.
Noutra especificação preferida, avalia-se a actividade de um polipéptido KCNQ2 medindo a ligação do polipéptido KCNQ2 a outras subunidades de canais de potássio. Este ensaio também pode ser realizado utilizando o teste de cruzamento de levedura ou o ensaio de revestimento em fase sólida como descrito nos exemplos 3 e 6.
Noutra especificação preferida, avalia-se a actividade de um polipéptido KCNQ2 medindo os níveis de mRNA de KCNQ2 numa célula. Nesta especificação, pode medir-se a actividade, por exemplo, utilizando colorações "Northern", RT-PCR, RT-PCR quantitativa com "primers" e sondas específicos para mRNAs de KCNQ2. 0 termo "mRNA de KCNQ2", tal como é aqui utilizado, abrange todas as variantes de processamento alternativo traduzidas do gene KCNQ2, tais como, por exemplo, ID SEQ NOs: 1, 3, 5 e N°s de Acesso da EMBL NM_172107, NM_172106, NM_004518, NM_172108 e NM_172109. Os "primers" e sondas podem detectar uma variante de processamento específica do KCNQ2 ou detectar todas as variantes de processamento alternativo traduzidas do gene KCNQ2. Alternativamente, a expressão do mRNA de KCNQ2 é medida ao nível dos polipéptidos, utilizando anticorpos etiquetados que se ligam especificamente ao polipéptido KCNQ2 em imunoensaios como ensaios ELISA ou ensaios RIA, colorações "Western" ou ensaios imuno-histoquímicos. O anticorpo para KCNQ2 pode detectar uma variante de processamento específica do KCNQ2 ou detectar todas as variantes de processamento alternativo traduzidas do gene KCNQ2. 60
Noutra especificação, mede-se a actividade de um polipéptido KCNQ2 determinando o estado de fosforilação do polipéptido KCNQ2 como descrito no exemplo 7. No âmbito da presente invenção verificou-se que (i) polipéptidos KCNQ2-15b são desfosforilados por uma fosfatase PP2A que compreende uma subunidade ΡΡ2Α/Βγ, em que o gene que codifica a subunidade ΡΡ2Α/Βγ está associado a perturbação bipolar, e (ii) fosforilados por GSK3P, uma quinase que é inibida por agentes estabilizadores do humor. Assim, crê-se que o estado de fosforilação de um polipéptido KCNQ2 está correlacionado com a actividade biológica do polipéptido KCNQ2. Pode medir-se o estado de fosforilação de um polipéptido KCNQ2, por exemplo, num ensaio como descrito no exemplo 7.
Uma especificação preferida é dirigida à utilização de um polipéptido KCNQ2-15b como alvo para o rastreio de candidatos a moduladores. Outra especificação preferida é dirigida à utilização de um polipéptido KCNQ2-fl como alvo para o rastreio de candidatos a moduladores.
Moduladores de polipéptidos KCNQ2, que podem ser encontrados, por exemplo, por qualquer um dos rastreios acima, são candidatos a fármacos para o tratamento de uma perturbação mental. Assim, uma especificação preferida da presente invenção consiste na utilização de um polipéptido KCNQ2 como alvo para o rastreio de compostos candidatos a candidatos a fármacos para o tratamento de uma perturbação mental.
Tal como é aqui utilizado, o termo "perturbação mental" inclui perturbação bipolar, esquizofrenia, depressão e 61 outras perturbações do humor e perturbações psicóticas. Preferivelmente, essa perturbação mental é perturbação bipolar, esquizofrenia ou depressão. Muito preferivelmente, essa perturbação mental é perturbação bipolar. A presente invenção também revela a utilização de um modulador de um polipéptido KCNQ2 para o rastreio de fármacos para o tratamento de uma perturbação mental. Um exemplo de um método que pode ser utilizado para o rastreio de fármacos para o tratamento de uma perturbação mental e/ou para avaliar a eficiência de um modulador de um polipéptido KCNQ2 para o tratamento de uma perturbação mental é um método que compreende o passo de administrar esse modulador a um modelo animal para essa perturbação mental, em que a determinação de que esse modulador melhora uma caracteristica representativa dessa perturbação mental nesse modelo animal indica que esse modulador é um fármaco para o tratamento dessa perturbação mental.
Modelos animais de perturbações mentais e ensaios para determinar se um composto melhora uma caracteristica representativa dessa perturbação mental nesse modelo animal são descritos e utilizados. Por exemplo, modelos animais que podem ser utilizados no método acima incluem, mas não se limitam ao modelo de comportamento de evitar condicionado em ratos, que é um teste comportamental padrão que prevê actividade anti-psicótica, a avaliação da actividade comportamental de ratinhos e ratos nos monitores de actividade animal Omnitech Digiscan, cuja finalidade consiste em avaliar compostos quanto a efeitos no SNC do tipo anti-psicóticos e uma variedade de outros efeitos comportamentais geralmente associados à actividade do SNC, o bloqueio da locomoção estimulada por anfetaminas no rato, 62 o protocolo para a inibição pré-impulsos do modelo de choque acústico em ratos, a inibição do comportamento de trepar induzido por apomorfina e a inibição de contracção muscular e arranhões na cabeça induzidos por DOI. Um modelo animal preferido consiste nos ratinhos STOP -/- com defeitos sinápticos e perturbações comportamentais graves descrito por Andrieux et al. (2002, Genes Dev., 16: 2350-2364).
Em todas as especificações acima, moduladores preferidos são moduladores de polipéptidos KCNQ2-15b ou de KCNQ2-fl. Moduladores preferidos de polipéptidos KCNQ2-15b são moduladores que modulam especificamente um polipéptido que compreende o exão 15b mostrado na posição 545 até 643 da ID SEQ NO: 2. Moduladores preferidos de KCNQ2-fl são moduladores que modulam especificamente um polipéptido que compreende os exões 16 e 17 mostrados na posição 588 até 872 da ID SEQ NO: 7. A presente invenção também se refere a métodos de rastreio de parceiros de ligação natural de um polipéptido KCNQ2. Esses métodos incluem o rastreio de dois híbridos de levedura que é descrito no exemplo 1. Podem identificar-se parceiros de ligação natural de um polipéptido KCNQ2 substituindo a CDS que codifica a ΡΡ2Α/Βγ por um polinucleótido que codifica um polipéptido KCNQ2. A utilização de um polipéptido KCNQ2 como alvo é muito útil para identificar proteínas envolvidas em perturbação bipolar e para proporcionar novos pontos de intervenção no tratamento de perturbação bipolar e outras perturbações do humor. 63 8. Marcadores bialélicos da presente invenção A presente invenção é dirigida à utilização de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 seleccionado do grupo que consiste em 30-2/62 e 30-7/30 para diagnosticar se um indivíduo sofre ou está em risco de sofrer de uma perturbação mental. Tal como é aqui utilizado, o termo "marcador bialélico relacionado com KCNQ2" refere-se a um marcador bialélico localizado num exão do gene KCNQ2, num intrão do gene KCNQ2 ou nas regiões reguladoras do gene KCNQ2. Marcadores bialélicos relacionados com KCNQ2 abrangem os marcadores bialélicos mostrados na tabela 3B no Exemplo 12. Numa especificação, utiliza-se um único marcador bialélico para diagnosticar se um indivíduo sofre ou está em risco de sofrer de uma perturbação mental determinando o genótipo de um indivíduo. Noutra especificação, pode utilizar-se uma combinação de vários marcadores bialélicos para diagnosticar se um indivíduo sofre ou está em risco de sofrer de uma perturbação mental determinando o haplótipo de um indivíduo. Por exemplo, pode determinar-se um haplótipo de dois marcadores, um haplótipo de três marcadores ou um haplótipo de quatro marcadores.
Tal como é aqui utilizado, o termo "marcador bialélico" refere-se a um polimorfismo com dois alelos numa frequência razoavelmente elevada na população, preferivelmente um polimorfismo de um único nucleótido. Tipicamente, a frequência do alelo menos comum dos marcadores bialélicos da presente invenção foi validada de modo a ser maior do que 1%, preferivelmente a frequência é maior do que 10%, mais preferivelmente a frequência é pelo menos 20% (isto é, taxa de heterozigosidase de pelo menos 0,32), ainda mais preferivelmente a frequência é pelo menos 30% (isto é, taxa de heterozigosidase de pelo menos 0,42). Na presente 64 especificação, utiliza-se o termo "marcador bialélico" para referir o polimorfismo e o locus que contém o polimorfismo.
Tal como é aqui utilizado, o termo "genótipo" refere-se à identidade dos alelos presentes num indivíduo ou numa amostra. Preferivelmente, o termo "genótipo" refere-se à descrição de ambas as cópias de um único marcador bialélico que estão presentes no genoma de um indivíduo. 0 indivíduo é homozigótico se os dois alelos do marcador bialélico presentes no genoma forem idênticos. 0 indivíduo é heterozigótico se os dois alelos do marcador bialélico presentes no genoma forem diferentes. 0 termo "qenotipagem" de uma amostra ou de um indivíduo quanto a um marcador bialélico envolve determinar os alelos específicos ou os nucleótidos específicos que um indivíduo tem num marcador bialélico.
Tal como é aqui utilizado, o termo "haplótipo" refere-se a um conjunto de alelos de marcadores bialélicos proximamente ligados presentes num cromossoma e que tendem a ser herdados em conjunto. Métodos para determinar os alelos, genótipos ou haplótipos que um indivíduo tem são bem conhecidos dos experimentados na área e são suplementarmente pormenorizados abaixo.
Em todas as especificações, "perturbações mentais" preferidas incluem perturbação bipolar, esquizofrenia e depressão. A perturbação mental mais preferida é perturbação bipolar. 65
No contexto da presente invenção, entende-se geralmente que o indivíduo é humano.
Como mostrado no Exemplo 15, os marcadores bialélicos 30-2/62 e 30-7/30 são marcadores associados a perturbação bipolar. Assim, especificações preferidas da presente invenção são dirigidas à utilização dos marcadores bialélicos 30-2/62 e 30-7/30. Os alelos alternativos dos marcadores bialélicos 30-2/62 e 30-7/30 estão indicados na tabela 3B no exemplo 12. As posições dos marcadores bialélicos 30-2/62 e 30-7/30 na ID SEQ NO: 43 e ID SEQ NO: 45, respectivamente, também estão indicadas na tabela 3B. Outras especificações preferidas são dirigidas à utilização de marcadores bialélicos complementares a 30-2/62 e 30-7/30, isto é, os correspondentes alelos alternativos que estão localizados no filamento complementar de DNA.
Em conformidade, uma especificação preferida da presente invenção é dirigida à utilização dos marcadores bialélicos 30-2/62 e 30-7/30, e respectivos complementos, para diagnosticar se um indivíduo sofre ou está em risco de sofrer de uma perturbação mental. Preferivelmente, o indivíduo é um indivíduo caucasiano. Muito preferivelmente, o indivíduo é um indivíduo caucasiano originário das Ilhas Britânicas.
Os genótipos de risco para os marcadores bialélicos 30-2/62 e 30-7/30 estão indicados na tabela 6B. "Genótipo de risco" significa que a probabilidade de sofrer de perturbação bipolar é mais elevada para um indivíduo com o genótipo de risco do que para um indivíduo com outro genótipo. O genótipo de risco para o marcador bialélico 30-2/62 é "AG". Assim, uma especificação preferida da presente invenção 66 consiste na utilização de marcadores bialélicos 30-2/62, ou respectivos complementos, para diagnosticar se um indivíduo sofre ou está em risco de sofrer de uma perturbação mental, em que a presença de um genótipo "AG" no marcador bialélico 30-2/62 é indicadora desse indivíduo sofrer ou de estar em risco de sofrer dessa perturbação mental. O genótipo de risco para o marcador bialélico 30-7/30 é "CC". Assim, uma especificação preferida da presente invenção consiste na utilização de marcadores bialélicos 30-2/62, ou respectivos complementos, para diagnosticar se um indivíduo sofre ou está em risco de sofrer de uma perturbação mental, em que a presença de um genótipo "CC" no marcador bialélico 30-7/30 é indicadora desse indivíduo sofrer ou de estar em risco de sofrer dessa perturbação mental. A presente invenção também é dirigida à utilização de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 seleccionado do grupo que consiste em 30-4/58, 30-2/62, 30-17/37, 30-7/30, 30-15/54 e 30-84/37 para determinar se há uma associação significativa entre esse marcador e uma perturbação mental. Essa determinação pode ser feita, por exemplo, utilizando métodos descritos nos exemplos 10 até 15 abaixo mas utilizando populações que sejam diferentes das populações UCL e Labimo, tais como populações com origens étnicas diferentes. O marcador bialélico relacionado com KCNQ2 pode ser seleccionado do grupo que consiste em 30-2/62 e 30-7/30, e respectivos complementos. Alternativamente, o marcador bialélico relacionado com KCNQ2 pode ser seleccionado do grupo que consiste em 30-4/58, 30-17/37, 30-84/37 e 30-15/54, e respectivos complementos. Preferivelmente, a perturbação mental é seleccionada do grupo que consiste em perturbação bipolar, 67 esquizofrenia e depressão. Muito preferivelmente, a perturbação mental é perturbação bipolar. A presente invenção também é dirigida a um método de genotipagem que compreende o passo de determinar a identidade de um nucleótido num marcador bialélico relacionado com KCNQ2, ou respectivo complemento, numa amostra biológica, em que o referido marcador bialélico é seleccionado do grupo que consiste em 30-4/58, 30-2/62, 30-17/37, 30-7/30, 30-15/54 e 30-84/37. Preferivelmente, essa amostra biológica deriva de um único sujeito. É preferido determinar a identidade dos nucleótidos nesse marcador bialélico para ambas as cópias desse marcador bialélico presentes no genoma desse indivíduo. Numa especificação preferida, determina-se a identidade do nucleótido nesse marcador bialélico por um ensaio de microssequenciação. Preferivelmente, uma porção de uma sequência que compreende o marcador bialélico é amplificada antes da determinação da identidade do nucleótido. A amplificação pode ser preferivelmente efectuada por PCR. Esse método de genotipagem pode ser implementado, por exemplo, utilizando qualquer um dos protocolos descritos nos exemplos 10 até 14 da presente especificação. Outros métodos de genotipagem são bem conhecidos dos experimentados na área e pode utilizar-se qualquer outro protocolo conhecido. Métodos bem conhecidos dos experimentados na área que podem ser utilizados para a genotipagem com a finalidade de detectar polimorfismos bialélicos incluem métodos tais como análises convencionais de coloração em pontos ("dot blot"), análise de polimorfismo conformacional de um único filamento (SSCP) (Orita et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sei. USA 86: 2766-2770), electroforese em gel de gradiente 68 desnaturante (DGGE) (Borresen et al. (1988) Mutat. Res. 202: 77-83), análise de heteroduplex (Lessa et al. (1993) Mol. Ecol. 2: 119-129), detecção de clivagem de emparelhamentos defeituosos (Grompe et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sei. USA 8_6: 5888-5892). Outro método para determinar a identidade do nucleótido presente num sitio polimórfico particular emprega um derivado nucleotidico resistente a exonucleases especializado como descrito na patente U.S. N° 4 656 127. Também podem utilizar-se microsséries de oligonucleótidos ou didesoxinucleótidos capturáveis em fase sólida e espectrometria de massa (Wen et al. (2003) World J. Gastroenterol. 9: 1342-1346; Kim et al. (2003) Anal. Biochem. 316: 251-258). Métodos preferidos envolvem determinar directamente a identidade do nucleótido presente no sitio de um marcador bialélico por ensaio de sequenciação, ensaio de microssequenciação, ensaio de detecção de emparelhamentos defeituosos à base de enzimas ou ensaio de hibridização.
Tal como é aqui utilizado, o termo "amostra biológica" refere-se a uma amostra que compreende ácidos nucleicos. Pode utilizar-se qualquer fonte de ácidos nucleicos, em forma purificada ou não purificada, como ácido nucleico de partida, desde que contenha ou se suspeite que contém a sequência de ácido nucleico especifica desejada. Pode extrair-se DNA ou RNA de células, tecidos, fluidos corporais e afins. Métodos de genotipagem têm aplicação, por exemplo, na genotipagem de populações de casos-controlos em estudos de associação, bem como na genotipagem de indivíduos no contexto da detecção de alelos de marcadores bialélicos que se sabe estarem associados a uma dada característica. No 69 contexto da presente invenção, uma característica preferida é uma perturbação mental seleccionada do grupo que consiste em perturbação bipolar, esquizofrenia e depressão, muito preferivelmente perturbação bipolar.
Em conformidade, uma especificação preferida é dirigida a um método de diagnóstico de uma perturbação mental num indivíduo que compreende o passo de genotipagem de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 seleccionado do grupo que consiste em 30-2/62 e 30-7/30 utilizando um método de genotipagem que compreende o passo de determinar a identidade de um nucleótido num marcador bialélico relacionado com KCNQ2, ou respectivo complemento, numa amostra biológica derivada desse indivíduo. Esse método de diagnóstico também pode compreender o passo de correlacionar o resultado do passo de genotipagem com um risco de sofrer dessa perturbação mental. Tipicamente, a presença do alelo de risco, genótipo de risco ou haplótipo de risco do(s) marcador(es) bialélico(s) relacionado (s) com KCNQ2 submetido(s) a genotipagem está correlacionada com um risco de sofrer da perturbação mental. Preferivelmente, esse marcador bialélico relacionado com KCNQ2 é seleccionado do grupo que consiste em 30-2/62 e 30-7/30, e respectivos complementos. Numa especificação, a presença de um genótipo "AG" no marcador bialélico 30-2/62 é indicadora de um risco de sofrer dessa perturbação mental. Noutra especificação, a presença de um genótipo "CC" no marcador bialélico 30-7/30 é indicadora de um risco de sofrer dessa perturbação mental. Preferivelmente, a perturbação mental é seleccionada do grupo que consiste em perturbação bipolar, esquizofrenia e depressão. Muito preferivelmente, a perturbação mental é perturbação bipolar. 70 A presente invenção também revela a utilização de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 para determinar o haplótipo de um indivíduo. Ao determinar o haplótipo de um indivíduo, cada cromossoma isolado deve ser estudado independentemente. Métodos para determinar o haplótipo de um indivíduo são bem conhecidos na área e incluem, por exemplo, amplificação por PCR assimétrica (Newton et al. (1989) Nucleic Acids Res. 11_: 2503-2516; Wu et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sei. USA 86: 2757-2760), isolamento de um único cromossoma por diluição limitante seguida de amplificação por PCR (Ruano et al. (1990) Proc. Natl. Acad. Sei. USA QJ_: 6296-6300) e, para marcadores bialélicos suficientemente próximos, dupla amplificação por PCR de alelos específicos (Sarkar e Sommer (1991) Biotechniques 10_: 436-440) .
Assim, a presente invenção também revela a utilização de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 para determinar o haplótipo de um indivíduo. Por exemplo, um método para determinar um haplótipo para um conjunto de marcadores bialélicos num indivíduo pode compreender os passos seguintes: a) genotipagem desse indivíduo quanto a pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2, b) genotipagem desse indivíduo quanto a um segundo marcador bialélico determinando a identidade dos nucleótidos nesse segundo marcador bialélico. Preferivelmente, ambos os marcadores são marcadores bialélicos relacionados com KCNQ2. Também estão abrangidos na presente invenção métodos de determinação de um haplótipo para uma combinação de mais do que dois marcadores bialélicos compreendendo pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 num indivíduo. Nesses métodos, repete-se o passo (b) para cada um dos marcadores adicionais da combinação. Essa combinação pode 71 compreender, por exemplo, 3, 4 ou 5 marcadores bialélicos. Todos estes marcadores bialélicos podem ser marcadores bialélicos relacionados com KCNQ2.
Ao estimar frequências de haplótipos numa população podem utilizar-se métodos sem atribuir haplótipos a cada indivíduo. Esses métodos empregam um método estatístico de determinação de haplótipos. Assim, outro aspecto da presente invenção abrange métodos para estimar a frequência de um haplótipo para um conjunto de marcadores bialélicos numa população, que compreende os passos seguintes: a) genotipagem de cada indivíduo dessa população quanto a pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2, b) genotipagem de cada indivíduo dessa população quanto a um segundo marcador bialélico determinando a identidade dos nucleótidos nesse segundo marcador bialélico e c) aplicação de um método de determinação de haplótipos às identidades dos nucleótidos determinadas nos passos a) e b) para obter uma estimativa dessa frequência. Esse método também pode ser implementado para uma combinação de mais do que 2 marcadores bialélicos. 0 passo (c) pode ser efectuado utilizando qualquer método conhecido na área para determinar ou estimar a frequência de um haplótipo numa população. Preferivelmente, utiliza-se para realizar o passo (c) um método baseado num algoritmo de maximização da expectação (EM) (Dempster et al. (1977) JRSSB 3_9: 1-38; Excoffier e Slatkin (1995) Mol. Biol. Evol. 1_2: 921-7) que conduz a estimativas de máxima verosimilhança de frequências de haplótipos com a hipótese de proporções de Hardy-Weinberg (cruzamentos aleatórios). 72
EXEMPLOS EXEMPLO 1: Rastreio de dois híbridos de levedura
1. Construção de pGBKT7-PPP2R2C A região codificadora completa do gene PPP2R2C, que codifica a subunidade ΡΡ2Α/Βγ, foi primeiramente amplificada a partir de uma biblioteca de cDNA de cérebro fetal humano (cDNA Marathon-Ready, Clontech) com os dois "primers" específicos para genes da ID SEQ NO: 8 e da ID SEQ NO: 9. Em seguida, este primeiro produto de PCR foi amplificado com uma nova combinação de "primers" da ID SEQ NO: 10 e da ID SEQ NO: 11. O fragmento amplificado abrangia os nucleótidos 52-1540 do cDNA completo, número de acesso da Genbank AF086924 estendido, respectivamente, com sítios de clonagem EcoRI e BamEI. O fragmento resultante de 1503 pares de bases foi digerido com EcoRI e BamEI, foi purificado e inserido em sítios de clonagem EcoRI e BamHI do vector pGBKT7 (Clontech) . 2. O Rastreio de Dois Híbridos de Levedura
Efectuou-se um rastreio de dois híbridos de levedura para encontrar polipéptidos que interagem com a subunidade ΡΡ2Α/Βγ. A estirpe de Saccharomyces cerevisiae AH109 (MATa, trpl-901, leu2-3, 112, ura3~52, his3~200, gal4A, gal80A, LYS2 :: GAL1uas-GAL1tata-HIS3 , GAL2uas-GAL2tata-ADE2 , URA3 :: MELlUAS-MELlTATA-lacZ) foi transformada com a construção pGBKT7-PPP2E2C. Efectuou-se um procedimento de transformação com acetato de lítio de acordo com as instruções do fabricante (Sistema de Dois Híbridos Matchmaker, Clontech). Em seguida, as células transformadas com MATa que expressaram o isco foram misturadas com uma 73 biblioteca de cDNA de cérebro humano Matchmaker pré-transformada na estirpe Y187 (MAT a, ura3-52, his3-200, ãde2-101, trpl-901r leu2-3, 112, gal4A, met~, gal80A, URA3 GAL1UAs-GAL1tAta-13.cZ). Ef ectuaram-se três cruzamentos independentes com, respectivamente, 5.106, 5.106 e 2.105 clones da biblioteca de cDNA de cérebro humano. As células diplóides resultantes que conseguiram crescer em placas que continham meio SD/-Leu/-Trp foram suplementarmente seleccionadas no meio selectivo de SD/-Leu/-Trp/-His de restrição média, para identificar interacções isco-presa. Depois, as colónias positivas foram retiradas e plaqueadas no meio selectivo de SD/-Leu/-Trp/-His/-Ade de restrição elevada. Para sequenciação e outros estudos, apenas se reteve cDNA de colónias que conseguiram crescer ao mesmo tempo nos meios SD/-Leu/-Trp e SD/-Leu/-Trp/-His/-Ade. 3. Resultados do Rastreio de Dois Híbridos de Levedura Obtiveram-se 494 clones, que foram sequenciados e analisados. Destes clones, os clones 2E11 e 1D3 tinham cDNAs parciais que codificavam uma nova variante de processamento do canal de potássio KCNQ2. 0 clone 2E11 tinha um cDNA que codificava os aminoácidos 433 até 643 da ID SEQ NO: 2, e 1D3 tinha um cDNA que codificava os aminoácidos 454 até 643 da ID SEQ NO: 2. As variantes de processamento completas foram clonadas e sequenciadas como descrito no Exemplo 2. EXEMPLO 2: Clonagem das variantes de processamento completas de KCNQ2 1. Clonagem e sequenciação
Transcreveu-se de forma reversa (RT) mRNA poli(A)+ de tálamo de cérebro humano (Clontech) utilizando a 74 transcriptase reversa do vírus da leucemia murina de Moloney (estojo RT-PCR Advantage, Clontech) com um "primer" da ID SEQ NO: 12 que hibridiza especificamente com a nova variante de processamento clonada em 2E11. Após os passos de extracção com fenol-clorofórmio e precipitação, os produtos obtidos com a RT-PCR anterior foram directamente amplificados por PCR utilizando os seguintes "primers" específicos para genes da ID SEQ NO: 13 e da ID SEQ NO: 14. 0 fragmento amplificado abrangia os nucleótidos 127-148 do cDNA completo de KCNQ2, número de acesso da Genbank AF033348. Estes "primers" foram respectivamente estendidos com sítios de clonagem EcoRI e BglII. Os produtos de PCR foram digeridos com as enzimas de restrição EcoRI e BglII (New England Biolabs), foram purificados e depois foram ligados nos sítios de clonagem EcoRI e BglII do vector pCMV-Myc (Clontech). Os dois clones pCMV-Myc-3H9 e pCMV-Myc-3H2 foram completamente sequenciados. A sequência da inserção em pCMV-Myc-3H2 compreende a ID SEQ NO: 1 e a sequência da inserção em pCMV-Myc-3H9 compreende a ID SEQ NO: 3.
De modo semelhante, um cDNA foi clonado de uma biblioteca de mRNA poli(A)+ de cérebro fetal humano. Obteve-se um clone, que foi completamente sequenciado. A sua inserção compreendia a ID SEQ NO: 5. 2. Descrição das novas variantes de processamento A ID SEQ NO: 1 codifica o polipéptido da ID SEQ NO: 2 (KCNQ2-15bx) . A ID SEQ NO: 3 codifica o polipéptido da ID SEQ NO: 4 (KCNQ2-by). A ID SEQ NO: 5 codifica o polipéptido da ID SEQ NO: 6 (KCNQ2-15bz). A ID SEQ NO: 7 corresponde ao polipéptido KCNQ2 completo (KCNQ2-fl). 75
Como mostrado no alinhamento entre a ID SEQ NO: 7, ID SEQ NO: 2, ID SEQ NO: 4 e ID SEQ NO: 6 (Figura 1), as três variantes de processamento exibem uma nova extremidade carboxi-terminal em comparação com KCNQ2. Os 55 aminoácidos carboxi-terminais da ID SEQ NO: 2, ID SEQ NO: 4 e ID SEQ NO: 6 são únicos destas três variantes de processamento. Estes 55 aminoácidos correspondem aos aminoácidos nas posições 589 até 643 da ID SEQ NO: 2. A estrutura genómica do gene KCNQ2 está apresentada na figura 3 e na tabela 1. 0 gene KCNQ2 é compreendido por 17 exões. Nenhuma das novas variantes de processamento exibe os exões correspondentes aos exões 15, 16 e 17 do gene KCNQ2. Todas exibem um novo exão, exão 15b, que codifica os aminoácidos nas posições 545 até 643 da ID SEQ NO: 2. Os primeiros 44 aminoácidos codificados pelos exões 15 e 15b são idênticos (aminoácidos nas posições 545 até 588 da ID SEQ NO: 2). Os últimos 55 aminoácidos codificados pelo exão 15b são únicos do exão 15b (aminoácidos nas posições 589 até 643 da ID SEQ NO: 2) . Suplementarmente, as novas variantes de processamento não exibem os exões 16 e 17 de KCNQ2-fl. 0 exão mais carboxi-terminal destas variantes de processamento é o exão 15b. A ID SEQ NO: 2 também compreende o exão 1 até exão 14 de KCNQ2. 0 exão 12 de KCNQ2 não está presente na ID SEQ NO: 4. Os exões 9 e 12 de KCNQ2 não estão presentes na ID SEQ NO: 6. A inserção do clone 2E11, que corresponde a um cDNA parcial, compreende os exões 13, 14 e 15b. 76
Tabela 1
Exão n° SEQ ID N° : 1 Codifica os AA da SEQ ID N° : 3 SEQ ID N° : 3 Codifica os AA da SEQ ID N° : 4 SEQ ID N° : 5 Codifica os AA da SEQ ID N° : 6 Codifica os AA da SEQ ID N° : 7 1 1-296 1-98 1-296 1-98 1-296 1-98 1-98 2 297-387 1000-129 297-387 100-129 297-387 100-129 100-129 3 388-514 130-171 388-514 130-171 388-514 130-171 130-171 4 515-690 173-230 515-690 173-230 515-690 173-230 173-230 5 691-816 231-272 691-816 231-272 691-816 231-272 231-272 6 817-927 273-309 817-927 273-309 817-927 273-309 273-309 7 928-1023 310-341 928- 1023 310-341 928-1023 310-341 310-341 8 1024-1118 342-372 1024- 1118 342-372 1024-1118 342-372 342-372 9 1119-1148 374-382 1119- 1148 374-382 / / 374-382 10 1149-1217 384-405 1149- 1217 384-405 1119-1187 374-395 384-405 11 1218-1247 407-415 1218- 1247 407-415 1188-1217 397-405 407-415 12 1248-1301 417-433 / / / / 417-433 13 1302-1525 435-508 1248- 1471 417-490 1218-1441 407-480 435-508 14 1526-1631 510-543 1472- 1577 492-525 1442-1547 482-515 510-543 15 / / / / / / 545-587 15b 1632-1929 545-643 1578- 1875 527-625 1548-1845 517-615 / 16 / / / / / / 588-629 17 / / / / / / 630-872 77 EXEMPLO 3: Teste de cruzamento de levedura 1. Construção de vectores 1.1. EX13-17, que compreende os exões 13, 14, 15, 16 e 17
Construiu-se do modo seguinte o plasmideo pGADT7-EX13-17. Um fragmento de 1414 pares de bases foi primeiramente amplificado por PCR a partir de uma biblioteca de cDNA de cérebro total humano (cDNA Marathon-Ready, Clontech) com dois "primers" específicos para genes da ID SEQ NO: 15 e da ID SEQ NO: 16. Em seguida, este primeiro produto de PCR foi amplificado com um segundo conjunto de "primers" específicos para genes da ID SEQ NO: 17 e 5' da ID SEQ NO: 18. Estes "primers" são estendidos, respectivamente, com sítios de clonagem EcoRI e BamHI. Após digestão com as enzimas de restrição EcoRI e BamHI, o fragmento purificado de 1338 pares de bases foi ligado nos mesmos sítios de clonagem de pGADT7 (Clontech). 1.2. EX13-15, que compreende os exões 13, 14 e 15
Obteve-se do modo seguinte o plasmideo pGADT7-EX13-15. Um fragmento de 484 pares de bases foi amplificado por PCR com os "primers" da ID SEQ NO: 19 e da ID SEQ NO: 20, que são respectivamente estendidos com sitios de clonagem EcoRI e BamEl, a partir do primeiro produto de PCR da construção pGADT7-EX13-17. Depois, o fragmento resultante foi digerido com EcoRI e BamRl, foi purificado e ligado nos mesmos sitios de clonagem de pGADT7 (Clontech). 1.3. EX16-17, que compreende os exões 16 e 17
Obteve-se do modo seguinte o plasmideo pGADT7-EXl6,17. Um fragmento de 883 pares de bases foi amplificado por PCR com os "primers" da ID SEQ NO: 21 e da ID SEQ NO: 22, que são 78 respectivamente estendidos com sítios de clonagem EcoRI e BamRI, a partir do primeiro produto de PCR da construção pGADT7-EX13-17. Depois, o fragmento resultante foi digerido com EcoRI e BamRI, foi purificado e ligado nos mesmos sítios de clonagem de pGADT7 (Clontech). 1.4. EXspl5b, que compreende a região única do exão 15b Construiu-se do modo seguinte o plasmídeo pGADT7-EXspl5b. Um fragmento de 400 pares de bases foi amplificado por PCR com um "primer" da ID SEQ NO: 23 estendido com sítio de clonagem EcoRI e com um "primer" da ID SEQ NO: 24 do plasmídeo pACT2-2Ell (ver exemplo 1) . Depois, o fragmento resultante foi digerido com EcoRI e Xhol, foi purificado e ligado nos mesmos sítios de clonagem de pGADT7 (Clontech). 1.5. EXcol5b, que compreende a região comum ao exão 15 e exão 15b
Construiu-se do modo seguinte o plasmídeo pGADT7-domínio EXcol5. Um fragmento de 146 pares de bases foi amplificado por PCR com os "primers" da ID SEQ NO: 25 e da ID SEQ NO: 26, que são respectivamente estendidos com sítios de clonagem EcoRI e BamRI, a partir do plasmídeo pACT2-2Ell. Depois, o fragmento resultante foi digerido com EcoRI e BamRI, foi purificado e ligado nos mesmos sítios de clonagem de pGADT7 (Clontech). 1.6. EX13-14, que compreende os exões 13 e 14 Construiu-se do modo seguinte o plasmídeo pGADT7-EX13-14. Um fragmento de 300 pares de bases foi amplificado por PCR com os "primers" da ID SEQ NO: 27 e da ID SEQ NO: 28, que são respectivamente estendidos com sítios de clonagem EcoRI e BamRI, a partir do plasmídeo pACT2-2Ell. Depois, o fragmento resultante foi digerido com EcoRI e BamHI, foi 79 purificado e ligado nos mesmos sítios de clonagem de pGADT7 (Clontech). 2. Protocolo do teste de cruzamento de levedura Realizaram-se testes de cruzamento de levedura para mapear os domínios de interacção entre os diferentes parceiros. As estirpes escolhidas para parceiros de cruzamento de Saccharomyces cerevisiae (AH109 e Y184) foram transformadas separadamente com os plasmídeos a serem testados em combinação com o plasmídeo de interesse. Efectuou-se o procedimento de transformação com acetato de lítio de acordo com as instruções do fabricante (Sistema de Dois Híbridos Matchmaker, Clontech). Os transformantes foram seleccionados no meio SD Dropout (Clontech) apropriado. Das placas de trabalho recolheu-se uma colónia fresca de cada tipo a ser usado, tendo sido colocadas num tubo de microcentrifugação de 1,5 ml que continha 0,5 ml de meio YPD (Clontech). Em seguida, as células foram incubadas durante 24 horas a 30°C com agitação a 200 rpm. Depois espalharam-se 100 μΐ de uma diluição 1:100 da cultura de cruzamento no meio SD apropriado: SD/-Leu/-Trp e SD/-Leu/-Trp/-His/-Ade. Contaram-se as colónias positivas passados 7 até 15 dias de crescimento em meio selectivo. 3. Resultados dos testes de cruzamento directo entre polipéptidos KCNQ2 e ΡΡ2Α/Βγ
Realizaram-se testes de cruzamento entre cada uma das construções acima e a construção pGBKT7-PPP2R2C descrita no exemplo 1. Os resultados estão apresentados na Figura 2. O sinal "+" indica que as colónias cresceram, desse modo indicando que o polipéptido testado é capaz de interagir com ΡΡ2Α/Βγ. IO sinal indica que nenhuma colónia 80 cresceu, indicando assim que o polipéptido testado não interage com ΡΡ2Α/Βγ. EX13-17, EX16-17, EX13-14 e Exspl5b não interagem com ΡΡ2Α/Βγ. EX13-15b, EX13-15 e EXcol5 interagem com ΡΡ2Α/Βγ. EX13-15b interage com ΡΡ2Α/Βγ, o que mostra que os polipéptidos KCNQ2-15b são capazes de interagir com ΡΡ2Α/Βγ. Uma vez que EXl3-15b, EX13-15 e EXcol5 mas não EXspl5b interagem com ΡΡ2Α/Βγ, a região comum entre o exão 15 e o exão 15b desempenha um papel nesta interacção. Suplementarmente, uma vez que EX13-17 não interage com ΡΡ2Α/Βγ, o facto do exão 15 ou do exão 15b estar localizado na extremidade mais carboxilo do polipéptido KCNQ2 é importante para uma interacção eficiente com ΡΡ2Α/Βγ. 4. Resultados dos testes de cruzamento directo entre diferentes polipéptidos KCNQ2
Realizaram-se testes de cruzamento entre as diferentes construções acima; os resultados estão apresentados na Figura 4. Realizaram-se 4 testes de cruzamento para cada par de construções; os resultados estão apresentados na Figura 3. O sinal "++" indica que as 4 colónias cresceram. O sinal "+" indica que 3 das 4 colónias cresceram. O sinal "-/+" indica que cresceu 1 das 4 colónias. O sinal indica que não cresceu nenhuma colónia.
Esta experiência mostra que polipéptidos KCNQ2-15b podem associar-se e formar homodimeros. Os polipéptidos KCNQ2-15b também podem associar-se e formar heterodimeros com polipéptidos KCNQ2 compreendendo o exão 15 na sua extremidade carboxi-terminal. Os polipéptidos KCNQ2-15b associam-se a polipéptidos KCNQ2-fl em menor extensão. 81 EXEMPLO 4: Expressão e Purificação de Proteínas de Fusão com Glutationa S-Transferase 1. Construção de plasmídeos 1.1. pGBKTV-2E11 0 plasmídeo pACT2-2Ell resgatado do rastreio de dois híbridos de levedura foi digerido com EcoRI e BglII e o fragmento resultante de 687 pares de bases foi inserido, após purificação, em sítios de clonagem EcoRI e BamEI do vector pGBKT7 (Clontech). 2.2. pGEX-2TK-2E11
Um cDNA parcial das variantes de processamento de KCNQ2 foi amplificado por PCR a partir do plasmídeo pACT2-2Ell resgatado do rastreio de dois híbridos de levedura utilizando um "primer" específico para genes da ID SEQ NO: 29 e um "primer" no vector pACT2 da ID SEQ NO: 30. Estes "primers" foram respectivamente estendidos com sítios de clonagem BamEl e EcoRI. O produto de PCR de 892 pares de bases foi digerido com BamEl e EcoRI, foi purificado e inserido em sítios BamEl e EcoRI do vector pGEX-2TK (Amersham Pharmacia Biotech). O plasmídeo pACT2 utilizado para esta construção foi recuperado de células diplóides do modo seguinte. Uma colónia fresca de células diplóides foi inoculada em 5 ml de SD/-Leu/-Trp (Clontech) e deixada crescer durante a noite a 30°C com agitação a 200-250 rpm. As células correspondentes a 2 ml da cultura durante a noite foram submetidas a rotação por centrifugação a 4300 rpm durante 10 minutos. O grânulo foi novamente suspenso em 100 μΐ de zimoliase (1 U/μΙ) (Seikagaku Corporation) e incubado durante 1 hora a 30°C. Em seguida adicionaram-se 100 μΐ de uma mistura de proteinase K (NaCl 100 mM, Tris- 82 HCl 10 mM [pH 8,0], EDTA 25 mM, SDS 0,5%, 0,1 mg/ml de proteinase K) durante 2,5 horas a 40°C. O DNA foi extraído com dois passos sucessivos de fenol:clorofórmio e foi precipitado com acetato de sódio 0,3 M e 2,5 volumes de etanol. Células competentes DH10B ElectroMAX (Invitrogen) foram transformadas com DNA e seleccionadas em placas de agar suplementadas com 120 μρ/ιηΐ de Ampicilina. A proteína codificada por pGEX-2TK-2Ell foi denominada GST-2E11.
1.3. pGEX-2TK-PPP2R2C
Um fragmento de 1485 pares de bases de PPP2R2C abrangendo os nucleótidos 55-1540 do cDNA completo de ΡΡ2Α/Βγ (número de acesso da Genbank AF086924) foi amplificado por PCR a partir do plasmídeo pGBKT7-PPP2R2C utilizando "primers" específicos para genes da ID SEQ NO: 31 e da ID SEQ NO: 32, que são respectivamente estendidos com sítios de clonagem BamRI e EcoRI. O fragmento foi digerido por BamRI e EcoRI, foi purificado e ligado nos mesmos sítios de clonagem do vector pGEX-2TK (Amersham Pharmacia Biotech). A proteína codificada por pGEX-2TK-2Ell é denominada GST-PPP2R2C. 1.4. pGEX-2TK-KCNQ2-Cter
Um fragmento de 1393 pares de bases de um KCNQ2-fl abrangendo os nucleótidos 1544-2924 do cDNA completo (número de acesso da Genbank AF033348) foi amplificado por PCR a partir da construção pCMV-HA-KCNQ2-isol utilizando "primers" específicos para genes da ID SEQ NO: 33 e da ID SEQ NO: 34, que são respectivamente estendidos com sítios de clonagem XhoI e EcoRI. Este produto de PCR foi digerido com Xhol e EcoRI, foi purificado e substituiu nos mesmos sítios um fragmento Xhol-EcoRI de 767 pares de bases do plasmídeo pGEX-2TK-2Ell. O plasmídeo pCMV-HA-KCNQ2-isol utilizado para a construção de pGEX-2TK-KCNQ2-Cter foi 83 obtido do modo seguinte. A região codificadora completa de KCNQ2-Í1 (abrangendo os nucleótidos 126-2924 do cDNA completo, número de acesso da Genbank AF033348) foi primeiramente amplificada a partir de uma biblioteca de cDNA de cérebro humano (cDNA Marathon-Ready, Clontech) utilizando "primers" específicos para genes da ID SEQ NO: 35 e da ID SEQ NO: 36, que são respectivamente estendidos com sítios de clonagem EcoRI e BglII. 0 produto de PCR foi digerido com EcoRI e BglII, foi purificado e ligado nos mesmos sítios de clonagem do vector pCMV-HA (Clontech). A proteína codificada por pGEX-2TK-2Ell é denominada GST-KCNQ2-Cter. 2. Expressão e purificação
Procedeu-se à expressão e purificação de proteínas de fusão com glutationa S-transferase adaptando o método descrito por Kaelin et al. (1991, Cell ÇA_: 521-532). Culturas durante a noite de células competentes DH5aF'IQ MAX Efficiency (Invitrogen) transformadas com o plasmídeo pGEX2TK ou com os recombinantes pGEX2TK-2Ell, pGEX2TK-KCNQ2-Cter e pGEX2TK-PPP2R2C foram diluídas 1:10 em meio LB que continha ampicilina (100 μg/ml) e foram incubadas durante 1 hora a 37°C. Em seguida adicionou-se isopropil-β-D-tiogalactopiranosido (IPTG, Promega) para uma concentração final de 0,1 mM e deixaram-se crescer as bactérias durante 3 horas adicionais a 37°C. Para a recuperação de proteínas de fusão utilizando as esférulas de glutationa-Sefarose 4B (Amersham Biosciences), as culturas bacterianas foram transformadas em grânulos por centrifugação a 5000 x g durante 15 minutos a 4°C e foram novamente suspensas em 1/10 volumes de NETN (Tris-HCl 20 mM [pH 8,0], NaCl 120 mM, EDTA 1 mM, Nonidet P-40 0,5%) 84 suplementado com fluoreto de fenilmetilsulfonilo 1 mM (PMSF, Sigma) e uma pastilha de "cocktail" de inibidores de proteases (Complete™ mini, Roche) para 7 ml de tampão. Seguidamente, as bactérias foram submetidas a lise em gelo por sonicação suave e foram centrifugadas a 10 000 x g durante 10 minutos a 4°C. Submeteram-se a oscilações aliquotas (1 ml) de lisatos bacterianos límpidos durante 1 hora a 4°C com 50 μΐ de esférulas de glutationa-Sefarose 4B que tinham sido previamente lavadas quatro vezes em NETN que continha Albumina de Bovino 1% (fracção V de BSA, Sigma) e novamente suspensas (concentração final 1:1 [v/v]) em NETN. As esférulas de glutationa-Sefarose 4B foram lavadas três vezes com NETN. Para a recuperação das proteínas recombinantes ligadas, as esférulas foram lavadas mais duas vezes com Tris-HCl 100 mM [pH 8,0], NaCl 120 mM, e a eluição foi realizada no mesmo tampão que continha glutationa 20 mM (Sigma). Quantificaram-se as proteínas de fusão eluídas pelo método padrão de Bradford (Ensaio de Proteínas da Biorad).
EXEMPLO 5: Etiquetagem In Vitro das Proteínas de Fusão com GST
Esférulas com proteínas de fusão com GST ligadas correspondentes a 1 ml de lisato bacteriano límpido foram lavadas três vezes em NETN e uma vez com tampão HMK sem DTT (Tris-HCl 20 mM [pH 7,5], NaCl 120 mM, MgCl2 12 mM) . Em seguida, as esférulas foram novamente suspensas em 30 μΐ de mistura reaccional (3 μΐ de 10X Tampão HMK com DTT 20 mM, 10 unidades de Subunidade Catalítica de Proteína Quinase A [PKA de coração de bovino, 250 unidades/frasco, Sigma] em DTT 40 mM, 2 μΐ de [32Ρ]-γΑΤΡ 6000 Ci/mMol e 24 μΐ de água 85 destilada) e foram incubadas a 4°C durante 30 minutos. Durante a incubação, as esférulas foram novamente suspensas de tempos a tempos com pequenas sacudidelas. A reacção foi terminada adicionando 1 ml de tampão de terminação HMK (Fosfato de Sódio 10 mM [pH 8,0], Pirofosfato de Sódio 10 mM, EDTA 10 mM, BSA 1 mg/ml) e as esférulas foram lavadas cinco vezes com tampão NETN. Procedeu-se à eluição das proteínas de fusão etiquetadas de forma radioactiva com 1 ml de glutationa 20 mM preparada de fresco em Tris-HCl 100 mM [pH 8,0], NaCl 120 mM, como previamente descrito. EXEMPLO 6: Ensaio de Revestimento em Fase Sólida 1. Protocolo do ensaio de revestimento em fase sólida 86 mM, 1% (p/v) de leite em pó magro três vezes durante 15 minutos à temperatura ambiente. As colorações foram analisadas por autorradiografia. 2. Resultados
Realizou-se esta experiência para validar a interacção entre polipéptidos KCNQ2-15b e ΡΡ2Α/Βγ. Nesta experiência, a subunidade ΡΡ2Α/Βγ foi etiquetada de forma radioactiva, mas não as proteínas presentes na membrana de nitrocelulose. Assim, só aparece um sinal, visualizado por autorradiografia, se a proteína carregada interagir com ΡΡ2Α/Βγ. GST-2E11 corresponde a uma proteína de fusão entre um polipéptido KCNQ2-15b que compreende os exões 13, 14 e 15b e GST. GST corresponde ao controlo negativo. Nas três linhas carregadas com a proteína recombinante GST-2E11 apareceram bandas localizadas numa posição correspondente a uma proteína com um tamanho de cerca de 45 kD. Isto corresponde ao tamanho de proteína esperado para a proteína GST-2E11. Além disso, a intensidade das bandas foi proporcional à quantidade de GST-2E11 carregada. Assim, a GST-2E11 interage com ΡΡ2Α/Βγ. Nas três linhas carregadas com a proteína GST não apareceu nenhuma banda, mostrando que a ΡΡ2Α/Βγ não interage com a proteína GST. Assim, a interacção entre ΡΡ2Α/Βγ e a proteína de fusão GST-2E11 deve-se à parte da proteína que codifica 2E11 e não à parte da proteína que codifica GST. Esta experiência indica que polipéptidos KCNQ2-15b podem interagir com ΡΡ2Α/Βγ in vitro. Suplementarmente, isto mostra que polipéptidos KCNQ2-15b podem interagir com ΡΡ2Α/Βγ sem um terceiro parceiro de ligação, uma hipótese que não pode ser excluída por um ensaio de dois híbridos de levedura. 87 EXEMPLO 7: Ensaio de Fosforilação In vitro com GSK-3P Quinase Recombinante e Desfosforilação In vitro com Extractos de Células Completas HTB-14 1. Ensaios de fosforilação
Realizaram-se ensaios de fosforilação para determinar se o estado de fosforilação de KCNQ2-15b é modulado por GSK3P, uma quinase que desempenha um papel importante no sistema nervoso central ao regular vários processos citoesqueléticos através dos seus efeitos em MAP1B, tau e sinapsina 1. Sabe-se que a GSK3P é inibida por dois agentes estabilizadores do humor utilizados no tratamento de perturbação bipolar, litio e valproato. 1.1. Protocolo
Procedeu-se à expressão e purificação da proteína de fusão GST-2E11 como descrito acima. Esférulas sem proteína de fusão ligada, correspondentes a 1 ml de lisato bacteriano límpido, foram lavadas três vezes em NETN e uma vez com tampão HMK sem DTT (Tris-HCl 20 mM [pH 7,5], NaCl 120 mM, MgCl2 12 mM). As esférulas foram novamente suspensas em 240 μΐ de mistura reaccional (24 μΐ de 10X Tampão HMK com DTT 20 mM, 40 unidades de Subunidade Catalítica de Proteína Quinase A [PKA de coração de bovino, 250 unidades/frasco, Sigma] em DTT 40 mM, 5 μΐ de ATP 24 mM e 207 μΐ de água destilada) e foram incubadas durante 30 minutos à temperatura ambiente. Em seguida, as esférulas foram lavadas três vezes em tampão NETN e uma vez em tampão reaccional GSK-3P (Tris-HCl 20 mM [pH 7,5], MgCl2 10 mM, DTT 5 mM) (New England Biolabs). As esférulas foram novamente suspensas em 50 μΐ de mistura reaccional (5 μΐ de 88 10Χ tampão reaccional GSK-3P, 1 μΐ de [32Ρ]γΑΤΡ 10 mCi/ml, 50 U de GSK-3P recombinante [New England Biolabs] e água destilada para um volume final de 50 μΐ) e foram incubadas à temperatura ambiente durante 30 minutos. Após três lavagens em tampão NETN, as proteínas fosforiladas ferveram em 2X Tampão de Amostra (Tris-HCl 125 mM [pH 6,8], SDS 4%, glicerol 20%, β-mercaptoetanol 1,4 M), foram resolvidas por SDS-PAGE 10% e visualizadas por autorradiografia. 1.2. Resultados
Neste ensaio de fosforilação, polipéptidos não etiquetados de forma radioactiva a serem testados são incubados na presença de GSK-3p, PKA e ATP radioactivo. Em seguida, as proteínas são resolvidas por uma migração em SDS-PAGE 10% e visualizadas por autorradiografia. Só é visualizado um sinal por autorradiograf ia se a proteína a ser testada tiver sido fosforilada por GSK-3P e PKA durante a incubação. Na linha carregada com a proteína GST-2E11, que corresponde à proteína de fusão entre um polipéptido KCNQ2-15b que compreende os exões 13, 14 e 15b, e o polipéptido GST, apareceu uma banda localizada numa posição correspondente a uma proteína com um tamanho de cerca de 45 kD. Este é o tamanho esperado para a proteína GST-2E11. Assim, a proteína GST-2E11 é fosforilada por GSK-3P e PKA in vitro. Realizaram-se em paralelo três experiências correspondentes a controlos negativos. Realizou-se uma experiência sem adicionar a GSK-3P quinase durante a incubação, realizou-se uma experiência sem adicionar a PKA quinase durante a incubação e realizou-se uma experiência com uma proteína GST em vez de uma proteína GST-2E11. Não apareceram bandas nas três linhas correspondentes aos controlos negativos. 89
Em conformidade, esta experiência mostra que polipéptidos KCNQ2-15b são fosforilados de forma sinergética pela GSK-3P e PKA quinases in vitro.
Confirmou-se este resultado com uma experiência de competição na qual fosfopéptidos CREB, que se sabe serem fosforilados por GSK-3P e PKA, foram adicionados durante a incubação. Nesta experiência de competição, adicionaram-se 5 pg de fosfopéptidos CREB (New England Biolabs) à mistura de acção das quinases. Ainda apareceu uma banda numa posição correspondente ao tamanho da GST-2E11, mas a intensidade da banda era menor de forma muito significativa.
Também se estudou a influência de Liei no estado de fosforilação da GST-2E11 adicionando LiCl à mistura de acção das quinases numa concentração final de 0, 8,3, 25, 75 e 225 mM, respectivamente. A intensidade da banda que apareceu numa posição de cerca de 45 kD diminuiu na presença de LiCl e a intensidade do sinal estava correlacionado de forma negativa com a concentração de LiCl adicionado à mistura de acção das quinases. Na presença de LiCl cerca de 50 mM, o estado de fosforilação da GST-2E11 diminuiu em 50%.
Isto mostra que o LiCl, um agente estabilizador do humor bem conhecido utilizado no tratamento de perturbação bipolar, inibe a fosforilação de polipéptidos KCNQ2-15b in vitro. 90 2. Ensaios de desfosforilação
Realizaram-se ensaios de desfosforilação para determinar se o estado de fosforilação de polipéptidos KCNQ2-15L· é modulado pela PP2A. 2.1. Protocolo
Proteína de fusão GST-2E11 fosforilada in vitro foi incubada à temperatura ambiente durante 30 minutos com 500 μς de extractos de células completas da linha de células de astrocitoma, glioblastoma humano (número da ATCC: HTB-14) com ou sem 400 μΜ do inibidor da fosfatase PP2A ácido ocadaico (Sigma). Prepararam-se do modo seguinte extractos de células completas HTB-14. As células foram lavadas três vezes com tampão TBS gelado (Tris-HCl 10 mM [pH 8,0], NaCl 120 mM) e submetidas a lise a 4°C durante 30 minutos em tampão EBC (Tris-HCl 50 mM [pH 8,0], NaCl 120 mM, Nonidet P-40 0,5%). Em seguida, o lisato foi centrifugado durante 10 minutos a 13 000 x g a 4°C, para transformar os detritos celulares em grânulos. As proteínas presentes no sobrenadante foram quantificadas pelo método padrão de Bradford (Ensaio de Proteínas da Bio-Rad). Em seguida, as proteínas foram resolvidas por SDS-PAGE 10% e foram visualizadas por autorradiografia. 2.2. Resultados
As proteínas GST-2E11 etiquetadas de forma radioactiva e fosforiladas obtidas no ensaio anterior foram incubadas na presença de extractos de células HTB-14 que continham a fosfatase PP2A, para determinar se a PP2A é capaz de desfosforilar proteínas GST-2E11. Nesta experiência, uma proteína que seja desfosforilada pela PP2A deixa de estar radioactiva após incubação na presença de extractos de células HTB-14. Assim, a desfosforilação da proteína GST- 91 2Ε11 é monitorizada pelo desaparecimento do sinal visualizado por autorradiografia. Uma linha do gel de SDS-PAGE 10% foi carregada com proteínas de fusão GST-2E11 fosforiladas incubadas na ausência de extractos de células HTB-14, como referência para a intensidade da banda que aparece para proteínas GST-2E11 fosforiladas. Na linha carregada com proteínas de fusão GST-2E11 incubadas na presença de extractos de células HTB-14, a banda tinha uma intensidade extremamente mais fraca. Assim, as proteínas de fusão GST-2E11 são desfosforiladas quando incubadas na presença de extractos de células HTB-14. Quando a proteína de fusão GST-2E11 foi incubada na presença de extractos de células HTB-14 e ácido ocadaico, um inibidor conhecido da fosfatase PP2A, a intensidade da banda foi apenas ligeiramente mais fraca do que a intensidade da banda correspondente a GST-2E11 fosforilada.
Assim, a fosfatase PP2A é responsável pela desfosforilação observada para as proteínas de fusão GST-2E11 incubadas na presença de extractos de células HTB-14. Em conformidade, esta experiência mostra que polipéptidos KCNQ2-15b são desfosforilados pela fosfatase PP2A in vitro. EXEMPLO 8: Cultura de Células, Transfecção, Imunoprecipitação e Análise de Coloração "Western" 1. Culturas de células Células HEK293-H (Gibco Invitrogen Corporation) cresceram em meio DMEM (Gibco Invitrogen Corporation) suplementado com Aminoácidos Não Essenciais 0,1 mM e Soro Fetal de Bovino 10% (Gibco Invitrogen Corporation) e foram transfectadas de forma transitória com 20 pg do plasmídeo 92 pCMV-Myc-3H9 ou pCMV-Myc-3H2 por placa de 60 mm utilizando o estojo e protocolos de transfecção com fosfato de cálcio da Invitrogen. Após 48 horas da transfecção, as células foram lavadas três vezes com tampão de fosfato gelado (PBS, Gibco Invitrogen Corporation), foram raspadas e solubilizadas, durante 2 horas a 4°C, em tampão de solubilização que continha NaCl 150 mM, EDTA 5 mM, Triton X-100 1%, desoxicolato de sódio 0,1%, Tris-HCl 10 mM [pH 8,0] e suplementado com inibidores de proteases (fluoreto de fenilmetilsulfonilo 1 mM, uma pastilha de "cocktail" de inibidores de proteases Complete™ mini [Roche]) e inibidores de fosfatases (Na3V04 1 mM e NaF 1 mM) . Em seguida, o lisato foi centrifugado durante 10 minutos a 13 000 x g a 4°C, para transformar os detritos celulares em grânulos. As proteínas presentes no sobrenadante foram quantificadas pelo método padrão de Bradford (Ensaio de Proteínas da Bio-Rad). 2. Imunoprecipitação
Incubaram-se 500 μg (volume final: 500 μΐ) do lisato celular límpido, durante 2 horas a 4°C, com 1 μΐ de soro pré-imunológico de coelho e 50 μΐ de esférulas de proteína A Sefarose CL-4B (Amersham Pharmacia Biotech) saturadas com Albumina de Bovino 1% (fracção V de BSA, Sigma). Seguidamente, os sobrenadantes depletados foram incubados, durante a noite a 4°C, com 1 μρ de anticorpo monoclonal anti-Myc (anticorpo monoclonal Myc-Tag 9B11, Cell Signaling). Depois adicionaram-se esférulas de Proteína A Sefarose CL-4B saturadas com Albumina de Bovino 1% e incubou-se a mistura a 4°C durante 2 horas adicionais. Após cinco lavagens com tampão de solubilização gelado, os imunocomplexos ferveram em 2X Tampão de Amostra (Tris-HCl 93 125 mM [pH 6,8], SDS 4%, glicerol 20%, β-mercaptoetanol 1,4 M), foram resolvidos por SDS-PAGE 8% e sujeitos a 3. Coloração "Western"
As proteínas foram transferidas para uma membrana de nitrocelulose (membrana de transferência de nitrocelulose Protran BA 83, Schleicher e Schuell) utilizando tampão Towbin (Towbin et al., 1979, PNAS ]_6: 4350-4354) e um dispositivo de electrotransferência. Após a transferência, as membranas foram bloqueadas em leite em pó magro 5% em TBST (Tris-HCl 10 mM [pH 8,0], NaCl 150 mM, Tween 20 0,05%) suplementado com azida de sódio (0,1%) durante 2 horas e depois foram incubadas, durante 16 horas à temperatura ambiente, com o anticorpo monoclonal anti-Myc (anticorpo monoclonal Myc-Tag 9B11, Cell Signaling) diluído 1:1000 no mesmo tampão. Após várias lavagens com TBST, a coloração foi incubada com um anticorpo secundário conjugado com peroxidase de rábano bravo (IgG anti-ratinho, específico para Fab, conjugado de peroxidase, Sigma) diluído 1:5000 e foi desenvolvida utilizando reagentes de detecção de coloração "Western" ECL (Amersham Biosciences). EXEMPLO 9: Análise Electrofisiológica 1. Protocolos 1.1. Injecção de cDNA em oócitos de Xenopus laevis Anestesiou-se o animal, removeram-se cirurgicamente pedaços do ovário e removeram-se por dissecção oócitos individuais numa solução salina (ND96) que continha NaCl 96 mM, KCl 2 mM, CaCl2 2 mM, MgCl2 2 mM e HEPES 5 mM a pH 7,4. Os oócitos de fase V e VI foram tratados, à temperatura 94 ambiente durante 2 horas, com colagenase do tipo IA (1 mg/ml) na presença de 0,2 mg/ml de inibidor de tripsina em solução salina, para deitar fora as células foliculares. Determinaram-se as concentrações medindo a absorvância a 260 nm. Os DNAs correspondentes a canais de K+ KCNQ2, 3H2 e 3H9 foram subclonados em vector PEKO, para gerar os cRNAs respectivos. Mediram-se as concentrações dos cRNAs por absorvância a 260 nm. Injectaram-se as soluções de cRNA (cerca de 50 nl/oócito) utilizando um microinjector de pressão (Inject+matic, Genebra). Os oócitos foram então mantidos durante 2-6 dias em solução ND96 suplementada com 50 U/ml de penicilina e 50 U/ml de estreptomicina. 1.2. Medições electrofisiológicas
Numa câmara de perfusão de 0,3 ml, um único oócito foi empalado com dois microeléctrodos padrão de vidro (resistência 0,5-2 MOhm) cheios com KC1 3 M e mantidos sob voltagem controlada utilizando um sistema amplificador Dagan TEV200, E.U.A. As estimulações eléctricas, aquisição e análises de dados foram feitas utilizando "software" pClamp (Axon Instruments, E.U.A.). Obtiveram-se relações corrente voltagem aplicando passos incrementados de voltagem despolarizante (incrementos de 10 mV) desde um potencial de paragem de -80 mV (potencial de equilíbrio para iões K+). Repolarizações para -60 mV permitiram efectuar medições da desactivação dos canais K+ a partir das "correntes da cauda". 2. Resultados
Testou-se a actividade de canais de potássio homotetraméricos KCNQ2-15bx e KCNQ2-15by, tendo sido comparada com a actividade de canais de potássio homotetraméricos KCNQ2-Í1. Injectaram-se nos oócitos 0,2 ng 95 ou 0,4 ng de DNA. Os resultados estão apresentados na Figura 5, onde está indicada a intensidade da corrente M gerada pelos canais de potássio. Observa-se uma intensidade de cerca de 1 μΑ para a corrente gerada por um canal de potássio homotetramérico KCNQ2-fl quando se injectam 0,4 ng de DNA. Este valor é semelhante ao valor relatado na literatura cientifica. Um canal de potássio homotetramérico KCNQ2-15bx dá origem a uma corrente de cerca de 800 nA quando se injectam 0,4 ng de DNA, e um canal de potássio homotetramérico KCNQ2-15by dá origem a uma corrente de cerca de 700 nA quando se injectam 0,4 ng de DNA. Assim, as variantes de processamento KCNQ2-15bx e KCNQ2-15by podem associar-se como canais de potássio homoméricos funcionais in vivo. A Figura 6A e a Figura 6B mostram os gráficos com potencial controlado correspondentes às correntes geradas a diferentes voltagens por canais de potássio homotetraméricos KCNQ2-15bx (Figura 6A) e KCNQ2-15by (Figura 6B). A activação lenta que se observa nos gráficos é uma caracteristica distintiva de membros da família de canais de potássio KCNQ. EXEMPLO 10: Recolha de Amostras de DNA de Indivíduos Afectados e Não Afectados
Os dadores não eram aparentados e eram saudáveis. O DNA de 100 indivíduos foi extraído e testado quanto à detecção dos marcadores bialélicos.
Recolheram-se de cada dador 30 ml de sangue venoso periférico na presença de EDTA. As células (grânulo) foram recolhidas após centrifugação durante 10 minutos a 2000 96 rpm. Os glóbulos vermelhos foram submetidos a lise com uma solução de lise (volume final 50 ml: Tris 10 mM pH 7,6/ MgCl2 5 mM; NaCl 10 mM) . A solução foi centrifugada (10 minutos, 2000 rpm) tantas vezes quanto o necessário para eliminar os glóbulos vermelhos residuais presentes no sobrenadante, após nova suspensão do grânulo na solução de lise. O grânulo de glóbulos brancos foi submetido a lise durante a noite a 42°C com 3,7 ml de solução de lise composta por:
- 3 ml de TE 10-2 (Tris-HCl 10 mM, EDTA 2 mM)/NaCl 0,4 M - 200 μΐ de SDS 10% - 500 μΐ de proteinase K (2 mg de proteinase K em TE 10-2 / NaCl 0,4 M).
Para a extracção de proteínas adicionou-se 1 ml de NaCl saturado (6 M) (1/3,5 v/v). Após agitação vigorosa, a solução foi centrifugada durante 20 minutos a 10000 rpm.
Para a precipitação de DNA, adicionaram-se ao sobrenadante anterior 2 até 3 volumes de etanol a 100% e centrifugou-se a solução durante 30 minutos a 2000 rpm. A solução de DNA foi enxaguada três vezes com etanol a 70%, para eliminar sais, e foi centrifugada durante 20 minutos a 2000 rpm. O grânulo foi seco a 37°C e foi novamente suspenso em 1 ml de TE 10-1 ou 1 ml de água. Avaliou-se a concentração de DNA medindo a OD a 260 nm (1 unidade de OD = 50 pg/ml de DNA) . Para determinar a presença de proteínas na solução de DNA determinou-se a razão OD 260 / OD 280. Nos exemplos subsequentes descritos abaixo só se utilizaram preparações de DNA com uma razão OD 260 / OD 280 entre 1,8 e 2. 97 A reunião foi constituída misturando quantidades equivalentes de DNA de cada indivíduo.
EXEMPLO 11: Amplificação de DNA Genómico por PCR
Procedeu-se à amplificação de sequências genómicas específicas das amostras de DNA do Exemplo 10 na reunião de DNA obtida previamente. Adicionalmente, amplificaram-se de modo semelhante 50 amostras individuais.
Os ensaios de PCR foram real seguinte:
Volume final
DNA
MgCl2 dNTP (cada) "primer" (cada)
DNA polimerase Ampli Taq Gold tampão de PCR (lOx = Tris-HCl 0,1 M pH 8,3 1 los utilizando o protocolo 25 μΐ 2 ng/μΐ
2 mM 200 μΜ 2,9 ng/μΐ 0,05 unidades/μΐ lx 0,5 M)
Cada par de primeiros "primers" foi concebido utilizando a informação de sequências de sequências de DNA genómico e o "software" OSP (Hillier & Green, 1991) . "Primers": Marcadores Bialélicos localizados em PPP2R2C Construiu-se a sequência genómica de PPP2R2C que está apresentada como ID SEQ NO: 37 por análise bioinformática com base em (i) clones BAC construídos na Genset S.A.; (ii) clones BAC correspondentes aos N°s de Acesso da EMBL AC114815.5, AC004599.6, AC122939.3 e AC004689.5, e (iii) N° 98 de Acesso da RefseqN NT_006051. Os polimorfismos foram identificados como descrito nos exemplos 12 e 13 e foram validados como descrito no exemplo 14.
Marcadores bialélicos localizados no gene KCNQ2 Os marcadores bialélicos localizados no gene KCNQ2 foram descobertos utilizando dados fornecidos por Celera. Cada um destes marcadores foi suplementarmente validado como descrito no exemplo 14. A Tabela 2A indica a posição na ID SEQ NO: 37 de pares de "primers" que foram utilizados para amplificar regiões especificas de PPP2R2C. A Tabela 2B indica a posição dos "primers" nas ID SEQ NOs: 42 até 47 que foram utilizados para amplificar regiões especificas de KCNQ2. A orientação do "primer" está indicada na terceira coluna. 0 sinal (+1) indica que a sequência do "primer" é idêntica à região correspondente das ID SEQ NOs: 37 e 42 até 47. 0 sinal (-1) indica que a sequência do "primer" é complementar à região correspondente das ID SEQ NOs: 37 e 42 até 47.
Tabela 2A: Localização de "primers" em PPP2R2C
Nome da região amplificada Posição na SEQ ID NO: 37 Orientação 24-257 109495 a 109512 (+1) 109963 a 109982 (-1) 99-24169 83709 a 83729 (+1) 84146 a 84164 (-1) 99-24175 117228 a 117248 (+1) 117659 a 117677 (-1) 24-247 99290 a 99309 (+1) 99719 a 99738 (-1) 99
Tabela 2B: Localização de "primers" no gene KCNQ2
Nome da região amplificada SED ID N° Posição Orientação 30-4 SED ID N°:42 244 a 263 ( + 1) 324 a 343 (-D 30-2 SED ID N°:43 240 a 258 (+1) 319 a 338 (-1) 30-17 SED ID N°:44 265 a 284 (+1) 345 a 364 (-1) 30-7 SED ID N°:45 272 a 291 (+1) 315 a 333 (-1) 30-84 SED ID N°:46 265 a 284 (+1) 334 a 353 (-1) 30-15 SED ID N°:47 248 a 267 (+1) 312 a 331 (-1)
Preferivelmente, os "primers" tinham uma cauda oligonucleotidica comum a montante das bases especificas abordadas selectivamente para amplificação, o que foi útil para a sequenciaçâo. A síntese destes "primers" foi efectuada seguindo o método de fosforamidite num sintetizador GENSET UFPS 24.1. A amplificação de DNA foi efectuada num aparato de aplicação de ciclos térmicos Genius II. Após aquecimento a 95°C durante 10 minutos realizaram-se 40 ciclos. Cada ciclo compreendeu: 30 segundos a 95°C, 54°C durante 1 minuto e 30 segundos a 72°C. Para o alongamento final, 10 minutos a 72°C terminaram a amplificação. Determinou-se a quantidade dos produtos de amplificação obtidos em placas de 100 microtítulo de 96 cavidades utilizando um fluorómetro e Picogreen como agente de intercalação (Molecular Probes). EXEMPLO 12: Identificação de Marcadores Bialélicos a partir de DNA Genómico Amplificado A sequenciação do DNA amplificado obtido no Exemplo 11 foi efectuada em sequenciadores ABI 377. Determinaram-se as sequências dos produtos de amplificação utilizando reacções de sequenciação com terminação didesoxi automáticas com um protocolo de sequenciação de ciclos de terminação com corante. Os produtos das reacções de sequenciação foram processados em géis de sequenciação e as sequências foram determinadas utilizando análise de imagem em gel ("software" de Análise de Sequenciação de DNA ABI Prism (versão 2.1.2)).
Os dados de sequências foram suplementarmente avaliados para detectar a presença de marcadores bialélicos nos fragmentos amplificados. A pesquisa de polimorfismos baseou-se na presença de picos sobrepostos no padrão de electroforese, resultantes de diferentes bases ocorrendo na mesma posição, como previamente descrito.
Apresentam-se abaixo nas Tabelas 3A e 3B as localizações dos marcadores bialélicos detectados nos fragmentos de amplificação. 101
Tabela 3A: Marcadores Bialélicos no gene PPP2R2C região nome do MB Filamento polimorfismo Posição do MB na amplificada Al.l A1.2 ID SEQ NO: 37 24-257 24-257/320 (-) A G 109663 99-24169 99-24169/139 (-) A G 84026 99-24175 99-24175/218 (-) A G 117460 24-247 24-247/216 (-) A G 99505
Tabela 3B: Marcadores Bialélicos no gene KCNQ2 região amplificada nome do MB Filamento polimorfismo SEQ ID N° Posição do MB na SEQ ID N° indicada Al.l Al. 2 30-4 30-4/58 ( + ) A G SEQ ID N°42 301 30-2 30-2/62 ( + ) A G SEQ ID N°43 301 30-17 30-17/37 ( + ) A G SEQ ID N°44 301 30-7 30-7/30 ( + ) C T SEQ ID N°45 301 30-84 30-84/37 ( + ) A G SEQ ID N°46 301 30-15 30-15/54 ( + ) A C SEQ ID N°47 301 MB refere-se a "marcador bialélico". Al. 1 e Al. 2 referem-se, respectivamente, ao alelo 1 e alelo 2 do marcador bialélico. O sinal (+) ou (-) na coluna "filamento do MB" indica o filamento onde se encontram os alelos alternativos indicados. As ID SEQ NOs: 37 e 42 até 47 correspondem aos filamentos ( + ) . A titulo exemplificativo, o marcador bialélico 24-257/320 corresponde a um polimorfismo "a ou g" na posição 109663 no filamento (-) . Assim, o nucleótido na posição 109663 da ID SEQ NO: 37 será "y", que corresponde a "t ou c" de acordo com a nomenclatura PCT comum. O marcador bialélico 24-247/216 corresponde a um polimorfismo "a ou g" na posição 99505 no filamento (+) . Assim, o nucleótido na posição 99505 da ID SEQ NO: 37 será "r", que corresponde a "a ou g" de acordo com a nomenclatura PCT comum. EXEMPLO 13: Identificação de Polimorfismos por Comparação de DNA Genómico de BACs Sobrepostos 102
Sequenciou-se DNA genómico de múltiplos clones BAC derivados da mesma amostra dadora de DNA e sobrepostos em regiões de DNA genómico da ID SEQ NO: 37. A sequenciação foi efectuada em sequenciadores ABI 377. Determinaram-se as sequências dos produtos de amplificação utilizando reacções de sequenciação com terminação didesoxi automáticas com um protocolo de sequenciação de ciclos com terminação de corante. Os produtos das reacções de sequenciação foram processados em géis de sequenciação e determinaram-se as sequências utilizando análise de imagem em gel ("software" de Análise de Sequenciação de DNA ABI Prism (versão 2.1.2)) . EXEMPLO 14: Validação dos Polimorfismos por Microssequenciação
Os marcadores bialélicos identificados nos Exemplos 12 e 13 foram suplementarmente confirmados e determinaram-se as suas frequências respectivas por microssequenciaçâo. A microssequenciação foi efectuada para cada amostra de DNA individual descrita no Exemplo 11.
Procedeu-se à amplificação de DNA genómico de indivíduos por PCR como descrito acima para a detecção dos marcadores bialélicos com o mesmo conjunto de "primers" de PCR descrito nas tabelas IA e 1B.
Os "primers" preferidos utilizados na microssequenciação tinham cerca de 19 nucleótidos de comprimento e hibridizaram imediatamente a montante da base polimórfica considerada. De acordo com a invenção, os "primers" utilizados para a microssequenciação estão pormenorizados nas tabelas 4A e 4B. 103
Tabela 4A: Primers no gene PPP2R2C região amplificada Nome do marcador Orientação do primer Posição do primer na SEQ ID N°: 37 SEQ ID N° do primer 24-257 24-257/320 (+1) 109644 a 109662 SEQ ID N°40 99-24169 99-24169/139 (+1) 84007 a 84025 SEQ ID N°39 99-24175 99-24175/218 (+1) 117441 a 117459 SEQ ID N°41 24-247 24-247/216 (+1) 99486 a 99504
Tabela 4B: Primers no gene KCNQ2 região amplificada Nome do marcador Orientação do primer SEQ ID N° Posição do primer na SEQ ID N°indicada 30-4 30-4/58 (-1) SEQ ID N°42 302 a 319 (primer B18) 30-4 30-4/58 (+1) SEQ ID N°42 282 a 300 (primer A19) 30-2 30-2/62 (-1) SEQ ID N°43 302 a 320 30-17 30-17/37 (-1) SEQ ID N°44 302 a 324 30-7 30-7/30 (+1) SEQ ID N°45 280 a 300 30-84 30-84/37 (-1) SEQ ID N°46 302 a 318 30-15 30-15/54 (-1) SEQ ID N°47 302 a 323
Tal como para os primers nas tabelas 2A e 2B, o sinal (+1) na coluna "orientação" indica que a sequência do "primer" é idêntica à região correspondente das ID SEQ NOs: 37 e 42 até 47, e o sinal (-1) indica que a sequência do "primer" é complementar à região correspondente das ID SEQ NOs: 37 e 42 até 47. A reacção de microssequenciação foi realizada do modo seguinte. Após purificação dos produtos de amplificação, preparou-se a mistura da reacção de microssequenciação adicionando, num volume final de 20 μΐ: 10 pmol de oligonucleótido de microssequenciação, 1 U de Termosequenase (Amersham E79000G), 1,25 μΐ de tampão de Termosequenase (Tris HC1 260 mM pH 9,5, MgCl2 65 mM) e os dois ddNTPs fluorescentes apropriados (Perkin Elmer, Conjunto de Terminação com Corante 401095) complementares 104 aos nucleótidos no sítio polimórfico de cada marcador bialélico testado, seguindo as recomendações do fabricante. Após 4 minutos a 94°C, efectuaram-se 20 ciclos de PCR de 15 segundos a 55°C, 5 segundos a 72°C e 10 segundos a 94°C, num aparato de aplicação de ciclos térmicos Tetrad PTC-225 (MJ Research). Em seguida, os terminadores de corante não incorporados foram removidos por precipitação com etanol. Por fim, as amostras foram novamente suspensas em tampão de carga de formamida-EDTA e foram aquecidas durante 2 minutos a 95°C antes de serem carregadas num gel de sequenciação de poliacrilamida. Os dados foram recolhidos com um sequenciador de DNA ABI PRISM 377 e foram processados utilizando o "software" GENESCAN (Perkin Elmer).
Após a análise do gel, os dados foram automaticamente processados com "software" que permite determinar os alelos de marcadores bialélicos presentes em cada fragmento amplificado. O "software" avalia factores tais como se as intensidades dos sinais resultantes dos procedimentos de microssequenciação acima são fracas, normais ou saturadas, ou se os sinais são ambíguos. Adicionalmente, o "software" identifica picos significativos (de acordo com critérios de forma e altura). Entre os picos significativos, os picos correspondentes ao sítio pretendido são identificados com base na sua posição. Quando se detectam dois picos significativos para a mesma posição, cada amostra é classificada como sendo do tipo homozigótico ou heterozigótico com base na razão das alturas. 105 EXEMPLO 15: Estudo de Associação Entre Perturbação Bipolar e os Marcadores Bialélicos da Invenção 5.1. Recolha de Amostras de DNA de Indivíduos Afectados e Não Afectados
Os estudos de associação foram conduzidos em duas populações diferentes. Uma colecção de amostras foi fornecida pelo Hospital Pinero, Buenos Aires, Argentina (a colecção "Labimo"). A outra colecção de amostras foi fornecida pela University College of London (a colecção "UCL"). Ambas as colecções são constituídas por indivíduos que estão ou não afectados por perturbação bipolar. A) A colecção Labimo a) População afectada
Recolheram-se 206 amostras de DNA de pacientes que sofrem de perturbação bipolar (casos) para análise de genotipagem. Todos os pacientes cumpriram os critérios de DSM-IV e ICD-10 para bipolar de tipo I (ICD—10: F30.x, F31.x) ou bipolar de tipo II (ICD-10: F31.8). Todos os pacientes tinham origem étnica caucasiana até à 2a geração.
Excluíram-se todos os pacientes potenciais que sofriam de uma perturbação clínica ou de toxicomania.
De acordo com critérios de DSM-IV, classificaram-se 115 casos como bipolar de tipo I, 69 eram bipolar de tipo II, 22 não foram classificados e não se dispôs de informações respeitantes ao tipo de perturbação bipolar em 20 casos (8,5%) . 106
Os principais dados fenotipicos dos casos foram os seguintes: -Idade média aquando dos primeiros sintomas: 25,6 anos (DP, 11; gama 8-58) -Idade média aquando da inclusão: 43,3 anos (DP, 13,8; gama, 17-76) -Género: 142 indivíduos do sexo feminino e 84 indivíduos do sexo masculino (razão, 1,7) -Origem étnica: 213 eram caucasianos europeus, 7 eram caucasianos não europeus e não se dispôs de informações em 6 casos (2,5%) - Existiu historial familiar de perturbação bipolar em 18,5%, ao passo que existiu esquizofrenia em 0,9%. b) População não afectada
Recolheram-se 201 amostras de DNA de indivíduos que não sofriam de perturbação bipolar (controlos) para análise de genotipagem.
Todos os controlos consistiram em indivíduos sem historial pessoal ou familiar de doença psiquiátrica.
Os principais dados fenotipicos dos controlos foram os seguintes: - Idade média: 43,8 anos (DP, 12; gama, 21-72) - Género: 118 indivíduos do sexo feminino e 83 indivíduos do sexo masculino (razão, 1,4).
Cento e oitenta controlos eram caucasianos europeus e 21 tinham origem étnica misturada. c) Populações de Casos e Controlos Seleccionadas para o Estudo de Associação
As populações de casos-controlos foram emparelhadas quando à origem étnica e sexo, o que resultou em 159 casos e 159 107 indivíduos de controlo. Entre os casos, 96 casos sofriam de perturbação bipolar de tipo I, 56 casos sofriam de perturbação bipolar de tipo II e 7 casos sofriam de um tipo indeterminado de perturbação bipolar. Dos casos, 33,8% eram indivíduos do sexo masculino. A idade média dos casos era 43 e a idade mediana era 44. Dos controlos, 41,4% eram indivíduos do sexo masculino. A idade média dos controlos era 44 e a idade mediana era 46. A presença de estrutura na população pode resultar em associação espúria, que é uma associação entre fenótipos e marcadores que não está liqada a nenhuns loci causadores mas que se deve a uma origem étnica diferente. O teste Fst é uma ferramenta estatística geral para analisar variâncias que pode ser utilizada para verificar que uma colecção é homogénea, isto é, que as associações encontradas não estão ligadas à estrutura da população. Calcula-se o valor Fst utilizando marcadores aleatórios que (i) não estão ligados e (ii) não estão associados à característica a ser estudada. Um valor Fst próximo de 0 indica que a colecção é homogénea e que quaisquer associações significativas encontradas se devem à característica em investigação (ver, por exemplo, Bruce S. Weir, "Genetic Data Analysis II", Edição Sinauer, San Francisco, e Hartl e Clark, "Populations genetics", Edição Sinauer, San Francisco). Para calcular o valor Fst utilizaram-se 66 marcadores aleatórios que (i) não estavam ligados e (ii) não estavam associados a perturbação bipolar. Determinou-se um valor Fst de l,68e~01 para a colecção Labimo, indicador de que esta colecção é homogénea. 108
B) A colecção UCL a) População afectada
Todos os pacientes cumpriram os critérios de DSM-IV para bipolar de tipo I (ICD-10: F30.x, F31.x) ou bipolar de tipo II (ICD-10: F31.8). Todos os pacientes eram indivíduos não aparentados de origem caucasiana das Ilhas Britânicas (incluindo inglesas, galesas, escocesas e irlandesas) até à 2a geração. b) População não afectada
Recolheram-se 300 amostras de indivíduos de controlo não afectados (que não sofriam de perturbação bipolar) para análise de genotipagem.
Todos os indivíduos de controlo exibiram (i) ausência de historial pessoal de doença psiquiátrica e (ii) ausência de historial familiar de doença psiquiátrica em familiares do primeiro grau. Todos os indivíduos de controlo tinham origem caucasiana das Ilhas Britânicas (incluindo inglesas, galesas, escocesas e irlandesas) até à 2a geração. c) Populações de Casos e Controlos Seleccionadas para o Estudo de Associação A população retida para o estudo era composta por 315 casos e 295 controlos. Entre os casos, 256 casos sofriam de perturbação bipolar de tipo I, 26 casos sofriam de perturbação bipolar de tipo II e 33 casos sofriam de um tipo indeterminado de perturbação bipolar. Cerca de 36% dos casos consistiram em indivíduos do sexo masculino. A idade média dos casos era 4 6 e a idade mediana era 46. Dos controlos, 48% eram indivíduos do sexo masculino. A idade média dos controlos era 37 e a idade mediana era 32. 109
Para calcular o valor Fst utilizaram-se 56 marcadores aleatórios que (i) não estavam ligados e (ii) não estavam associados a perturbação bipolar. Determinou-se um valor Fst de 3,41e para a colecção UCL, indicador de que esta colecção é homogénea. 5.2. Estudos de associação A) Genotipagem de indivíduos afectados e de controlo A estratégia geral para realizar os estudos de associação consistiu em submeter individualmente a varrimento as amostras de DNA de todos os indivíduos de cada uma das populações descritas acima para determinar as frequências alélicas de marcadores bialélicos e, entre estes, os marcadores bialélicos da invenção, no genoma diplóide dos indivíduos testados pertencentes a cada uma destas populações.
Determinaram-se as frequências de cada marcador bialélico em cada população (casos e controlos) realizando reacções de microssequenciação em fragmentos amplificados obtidos por PCR genómico efectuada nas amostras de DNA de cada indivíduo. Realizaram-se PCR genómica e microssequenciação como pormenorizado acima nos Exemplos 11 até 13, utilizando os "primers" de PCR e "primers" de microssequenciação descritos. B) Análise da frequência de marcadores bialélicos isolados
Calculou-se a diferença entre as frequências alélicas na população não afectada e na população afectada por perturbação bipolar para os cinco marcadores localizados no gene KCNQ2 e para os quatro marcadores localizados no gene 110 PPP2R2C. Investigou-se a frequência alélica de marcadores entre casos e controlos utilizando o teste de Qui-quadrado de Pearson para as distribuições de frequências alélicas e frequências genotipicas. Uma diferença significativa entre alelos/genótipos observados e esperados de um marcador especifico entre as populações de casos e controlos implica uma associação entre o gene que alberga este marcador bialélico particular e doença bipolar. Calcularam-se para todos os marcadores ambos os valores p alélicos e genotipicos. Os valores p apresentados nas tabelas 5A e 5B indicam a probabilidade de não existir associação entre um marcador bialélico e perturbação bipolar considerando a frequência. Um valor p inferior a 5e~02 indica uma associação significativa entre o marcador bialélico e perturbação bipolar. A determinação da razão de probabilidades é um modo de comparar a probabilidade de sofrer da doença quando se tem um dado alelo versus quando não se tem esse alelo. Uma razão de probabilidades superior a 1 indica que a probabilidade de sofrer de perturbação bipolar é mais elevada quando se tem um dos alelos, haplótipos ou genótipos alternativos do que quando se tem os outros. A razão de probabilidades genotipica permite identificar o alelo, haplótipo ou genótipo de "risco" para um marcador bialélico associado. Calculou-se a razão de probabilidades genotipica para um marcador bialélico localizado em PPP2R2C e para dois marcadores localizados no gene KCNQ2 (tabelas 6A e 6B). 111
Tabela 5A: Valores p para marcadores bialélicos localizados em PPP2R2C
Nome do Marcador Localização em PPP2R2C Colecção Alelo escolhido Dif. Freq. M. Pazão de probabilidades de Ai. Valor p alélico Valor p genotípico 99- 24169/139 Intrão ld DCL A 0,095 1,733 2,19e-04 3,61e-04 Labimo A 0,002 1,012 9,46e-01 5,98e-01 24-247/216 Intrão 4 DCL G 0.047 1,275 7,75e-02 2,29e-02 Labirro G 0.024 1,125 4,86e-01 7,65e-01 24-257/320 Intrão 5 DCL A 0.018 1,079 5,52e-01 8,22e-01 Labirro A 0.102 1,557 4,04e-03 l,19e-02 99- 24175/218 Intrão 5 DCL G 0.035 1,162 2f 62e-01 3,99e-03 Labimo A 0.096 1,546 6,69e-03 2,34e-02
Tabela 5B: Valores p para marcadores bialélicos localizados no gene KCNQ2
Nome do Ldrcador Localização no gene KCNQ2 Colecção Alelo escolhido Dif. Freq. Al. Razão de probabilidades de Al. Valor p alélico Valor p genotípico 30-4/58 5' do gene DCL - - - - - Labimo G 0,03 1,24 3,03e-01 5,85-01 30-2/62 Intrão 1 UCL A 0,05 1,23 7,76e-02 5,20-03 Labimo A 0,03 1,13 4,42e-01 1,15-01 30-17/37 Intrão 4 DCL A 0,01 1,03 7,77e-01 9,12-01 labimo G 0,03 1,13 4,70e-01 7,10-01 30-7/30 Intrão 12 DCL C 0,05 1,21 l,05e-01 3,02-02 labimo C 0,02 1,06 7,03e-01 5,32-01 30-84/37 3' do gene UCL A 0,02 1,20 3,06e-01 3,69-01 labirro - - - - - 30-15/54 3' do gene DCL A 0,01 1,06 6,92e-01 7,68-1 Labimo " - - -
Tabela 6A: Razões de probabilidades genotipicas para um marcador bialélico localizado em PPP2R2C
Marcador colecção genótipo razão de valor p bialélico probabilidades 99- 24169/139 AA v s GG 1,9 8,50e-02 UCL AA vs AG 2,06 7,20e-05 AA vs (AG+GG) 2,04 4,60e-05 112
Tabela 6B: Razões de probabilidades genotípicas para marcadores bialélicos localizados no gene KCNQ2
Marcador bialélico colecção genótipo razão de probabilidades valor p (AG+GG)vsAA 1,05 4,60E-01 AG vs AA 1,28 1,70E-01 30-2/62 UCL AA v s GG 1,51 8,00E-02 AG vs (GG+AA) 1,62 3,00E-03 (AG+AA) vs GG 1,82 1,50E-03 (AG+GG)vs TT 1,04 4,40E-01 TT vs CT 1,14 2,90E-01 30-7/30 UCL (CC+TT) vs CT 1,37 3,80E-02 CC vs TT 1,58 3,80E-02 CC vs (TT+CT) 1,71 7,00E-03
Marcadores bialélicos em PPP2R2C
Assim, verifica-se que os quatro marcadores bialélicos localizados no gene PPP2R2C estão associados a perturbação bipolar. Mais especificamente, verifica-se que 99-24169/139 está altamente associado a perturbação bipolar na colecção UCL (valores p alélicos e genotípicos significativos). Os marcadores 24-257/320 e 99-24175/218 estão altamente associados a perturbação bipolar na colecção Labimo (valores p alélicos significativos). Adicionalmente, 99-24175/218 também está associado a perturbação bipolar na colecção UCL (valor p genotípico significativo). O marcador 24-247/216 está associado a perturbação bipolar na colecção UCL (valor p genotípico significativo). O alelo de risco para o marcador bialélico 99-24169/139 é "A". Os alelos de risco para o marcador bialélico 24-257/320 e para o marcador bialélico 99-24175/218 também são "A". O genótipo de risco para o marcador bialélico 99-24169/139 é "AA". Assim, um indivíduo com o genótipo "AA" 113 no marcador bialélico 99-24169/13 está em risco de desenvolver perturbação bipolar.
Marcadores bialélicos localizados no gene KCNQ2 Dois marcadores bialélicos localizados no gene KCNQ2, 30-2/62 e 30-7/30, estão associados a perturbação bipolar. Mais especificamente, verifica-se que 30-2/62 está altamente associado a perturbação bipolar na colecção UCL (valores p alélicos e genotipicos significativos). O marcador 30-7/30 está associado a perturbação bipolar na colecção UCL (valor p genotipico significativo). O genótipo de risco para 30-2/62 é "AG". O genótipo de risco para 30-7/30 é "CC". Assim, indivíduos com o genótipo "AG" no marcador bialélico 30-2/62 e indivíduos com o genótipo "CC" no marcador bialélico 30-7/30 estão em risco de desenvolver perturbação bipolar.
Os resultados de associação da análise da frequência de marcadores bialélicos isolados mostram que o gene PPP2R2C e o gene KCNQ2 estão associados a perturbação bipolar. Em conformidade, a desregulação e/ou disfunção de polipéptidos KCNQ2 e fosfatases PP2A compreendendo a subunidade reguladora ΡΡ2Α/Βγ contribuem para o aparecimento e para o desenvolvimento de perturbação bipolar. C) Análise da frequência de haplótipos A análise das frequências de haplótipos não pode ser facilmente derivada de dados genotipicos observados. O algoritmo EM (Maximização da Expectação) (Excoffier, L., & Slatkin, M., 1995) permite estimar haplótipos para a população em investigação. Estimaram-se as frequências de 114 haplótipos aplicando o teste de razão de verosimilhança OMNIBUS (publicação PCT WO 01/091026). A análise de haplótipos foi efectuada para dois conjuntos de marcadores localizados em PPP2R2C. A análise de haplótipos para 24-257/320 e 99-24175/218 foi realizada na colecção Labimo. A análise de haplótipos para 99-24169/139 e 24-247/216 foi efectuada na colecção UCL. Os resultados estão apresentados nas tabelas 7 (valores p) e 7B (razões de probabilidades).
Tabela 7A marcadores Amostras Haplótipo Qui- quadrado Qui- quadrado médio DP de Qui- quadrado Qui- quadrado máximo valor p 24-257/320 LABIMO AA 7,78 0,96 1,34 14,02 3,9e-03 E AG 0,02 1,02 1,40 11,19 8,79e-01 99-24175/218 GA 0,14 0,96 1,35 11,62 6,77e-01 GG 7,35 0,98 1,35 14,31 5,5e-03 99-24169/139 DCL AA 1,49641 1,03501 1,46687 14,67815 2,28e-01 E AG 5,19606 1,0854 1,52336 14,42852 2,73e-02 24-247/216 GA 13,91081 1,29859 1,81182 16,01507 5e-04 GG 0,42926 1,57482 2,1956 23,4845 6,03e-01
Tabela 7B marcadores haplótipo global casos controlos razão de probabilidades 24-257/320 E 99-24175/218 AÀ 60,9% 65,9% 55,5% 1,55 AG 2,8% 2,7% 2,9% 0,93 GA 5, 9% 5,5% 6,2% 0,88 GG 30,4% 25,8% 35,4% 0,64 99-24169/139 E 24-247/216 AA 60,0 62,0 58,2 1,17 AG 17,4 20,0 14,5 1,47 GA 13,6 9,5 17,6 0,49 GG 8,9 8,5 9,7 0,86 115 0 haplótipo de risco para 24-257/320 e 99-24175/218 é "AA". O haplótipo de risco para 99-24169/139 e 24-247/216 é "AG". Assim, um indivíduo com o haplótipo "AA" nos marcadores bialélicos 24-257/320 e 99-24175/218 está em risco de desenvolver perturbação bipolar e um indivíduo com o haplótipo "AG" nos marcadores bialélicos 99-24169/139 e 24-247/216 também está em risco de desenvolver perturbação bipolar.
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794 Lista de Sequências LISTAGEM DE SEQUÊNCIAS
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E SUAS UTILIZAÇÕES NO TRATAMENTO DE PERTURBAÇÕES MENTAIS <B0> m m <i5&- as <m> wm~m~25 <m> 4? <ΐ':0? Patentln versão 3.1
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pppptg ctpgpse wiitctvj ppcápag ta^ccac apcapaeç mu ââpcspe* «tentes Uttggpa çpaàttgp tf^ceap pccapcfcg WU ».tpt»a?c ixmwx attoencta mn peippM sgpptpf fpg€ttg§§ cçtcccttsg agptpt» pieeeeôca 31§iMí egc«tpes gnpflttgtt $!Κίχ«« pctstpft ttoscSgtti ópttttcc 318S4 tptatf&fÊ «ttfMigK tgtettpfc «ptppe sptaactp tcatícagtt 31»S4 «aattctct «agfttapi ipettttct ptaacttm at«ga«â*t§ sattptpâ I2M4 aeatpsctc Mttpessst clgegsatge Mc&watg taigtatefcc ôgt'tgat§gt 32ô?4 tftttccatg ccaggcctts §§ptet*p. pspcttfsr tacares# «staecatg MIM ipsggpp. tapfgtgp wpn acatasttt atfispca Mttct§tp 32B4 «uqptgMC omcípct gtpgacog tatgtagtga tgppptg ggggKggt# 33254 pgpgtegg gpsptcçc çapggsgc?: gttcçttpg ftppm»» ppiiaga. 32314 apptttçt sçgcappã gtpãpêp: «gggeafgtg gagtgppg ttffíieetâ 123?4
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Lisboa, 22 de Outubro de 2007
Claims (32)
1 REIVINDICAÇÕES 1. Polipéptido isolado seleccionado do grupo que consiste em: a) um polipéptido que compreende uma extensão de pelo menos vinte aminoácidos dos aminoácidos 589 até 643 da ID SEQ NO: 2; b) um polipéptido que compreende os aminoácidos 589 até 643 da ID SEQ NO: 2; c) um polipéptido que compreende os aminoácidos 545 até 643 da ID SEQ NO: 2; d) um polipéptido que compreende a ID SEQ NO: 2; e) um polipéptido que compreende a ID SEQ NO: 4; f) um polipéptido que compreende a ID SEQ NO: 6; g) um polipéptido que compreende uma muteina de qualquer uma de entre ID SEQ NO: 2, ID SEQ NO: 4 ou ID SEQ NO: 6, em que a referida muteina tem pelo menos 95%, 96%, 97%, 98% ou 99% de identidade com pelo menos uma das ID SEQ NO: 2, ID SEQ NO: 4 ou ID SEQ NO: 6, e h) uma muteina de qualquer um de (b) até (f), em que quaisquer alterações da sequência de aminoácidos são substituições de aminoácidos conservativas relativamente às sequências de aminoácidos em (b) até (f) .
2. Polipéptido da Reivindicação 1, em que o referido polipéptido é capaz de se ligar à subunidade Βγ da fosfatase PP2A.
3. Canal de potássio que compreende pelo menos um polipéptido das reivindicações 1 ou 2. 2
4. Canal de potássio da Reivindicação 3, em que o referido canal de potássio é um canal homomérico compreendido por polipéptidos das Reivindicações 1 ou 2.
5. Polinucleótido purificado que codifica o polipéptido das Reivindicações 1 ou 2, ou polinucleótido complementar àquele.
6. Polinucleótido da Reivindicação 5, em que o referido polinucleótido é seleccionado do grupo que consiste em: a) um polinucleótido que compreende os nucleótidos 1776 até 1929 da ID SEQ NO: 1; b) um polinucleótido que compreende os nucleótidos 1632 até 1929 da ID SEQ NO: 1; c) um polinucleótido que compreende a ID SEQ NO: 1; d) um polinucleótido que compreende a ID SEQ NO: 3; e) um polinucleótido que compreende a ID SEQ NO: 5; f) um polinucleótido complementar aos polinucleótidos de (a) até (e) .
7. Vector de expressão que compreende o polinucleótido das Reivindicações 5 ou 6.
8. Vector de expressão da Reivindicação 7, em que o referido vector é um vector de terapia genética.
9. Célula-hospedeiro que compreende o vector de expressão das Reivindicações 7 ou 8.
10. Método para preparar um polipéptido, em que o referido método compreende os passos de cultivar uma célula-hospedeiro de acordo com a Reivindicação 9 em condições 3 adequadas para a produção de um polipéptido da Reivindicação 1 ou 2 na referida célula-hospedeiro.
11. Método da Reivindicação 10, que também compreende o passo de purificar o referido polipéptido a partir da cultura.
12. Anticorpo que se liga especificamente a um polipéptido da Reivindicação 1 ou 2.
13. Utilização de um polipéptido KCNQ2 de acordo com a Reivindicação 1 ou 2 como alvo para rastrear candidatos a moduladores. Utilização da Reivindicação 13, em que o referido candidato a modulador é seleccionado do grupo que consiste num ligando natural, uma molécula pequena, um aptâmero, um mRNA anti-sentido, um RNA curto de interferência e um anticorpo. Utilização das Reivindicações 13 ou 14, em que o referido modulador é um candidato a fármaco para o tratamento de uma perturbação mental.
16. Utilização de qualquer uma das Reivindicações 13 até 15, em que a actividade do referido polipéptido KCNQ2 é avaliada medindo a corrente M gerada por um canal de potássio que compreende o referido polipéptido KCNQ2.
17. Utilização de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 para diagnosticar se um indivíduo sofre ou está em risco de sofrer de uma perturbação mental, em que pelo menos um dos referidos marcadores 4 bialélicos relacionados com KCNQ2 é seleccionado do grupo que consiste em 30-2/62 e 30-7/30, como representado na tabela 3B, e respectivos complementos.
18. Utilização da Reivindicação 17, em que a presença de um genótipo "AG" no marcador bialélico 30-2/62 é indicadora desse indivíduo sofrer ou de estar em risco de sofrer da referida perturbação mental.
19. Utilização da Reivindicação 17, em que a presença de um genótipo "CC" no marcador bialélico 30-7/30 é indicadora desse indivíduo sofrer ou de estar em risco de sofrer da referida perturbação mental.
20. Utilização de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 para determinar se há uma associação significativa entre o referido marcador e uma perturbação mental, em que o referido pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 é seleccionado do grupo que consiste em 30-4/58, 30-2/62, 30-17/37, 30-7/30, 30-84/37 e 30-15/54, como representado na tabela 3B, e respectivos complementos.
21. Utilização da Reivindicação 20, em que o referido pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 é seleccionado do grupo que consiste em 30-2/62 e 30-7/30, como representado na tabela 3B, e respectivos complementos.
22. Utilização de qualquer uma das Reivindicações 17 até 21, em que a referida perturbação mental é seleccionada do grupo que consiste em perturbação bipolar, esquizofrenia e depressão. 5
23. Utilização de qualquer uma das Reivindicações 17 até 22, em que a referida perturbação mental é perturbação bipolar.
24. Método de genotipagem que compreende o passo de determinar a identidade de um nucleótido num marcador bialélico relacionado com KCNQ2, ou respectivo complemento, numa amostra biológica, em que o referido pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 é seleccionado do grupo que consiste em 30-4/58, 30- 2/62, 30-17/37, 30-7/30, 30-84/37 e 30-15/54, como representado na tabela 3B, e respectivos complementos.
25. Método da Reivindicação 24, em que o referido pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 é seleccionado do grupo que consiste em 30-2/62 e 30-7/30, como representado na tabela 3B, e respectivos complementos.
26. Método da Reivindicação 24 ou 25, em que a referida amostra biológica deriva de um único indivíduo.
27. Método da Reivindicação 26, em que se determina a identidade dos nucleótidos no referido marcador bialélico para ambas as cópias desse marcador bialélico presentes no genoma do referido indivíduo.
28. Método de qualquer uma das Reivindicações 24 até 27, em que a referida determinação é feita por um ensaio de microssequenciação.
29. Método de qualquer uma das Reivindicações 24 até 28, que também compreende amplificar uma porção de uma 6 sequência que compreende o marcador bialélico antes do referido passo de determinação.
30. Método da Reivindicação 29, em que a referida amplificação é efectuada por PCR.
31. Método de diagnóstico de uma perturbação mental num indivíduo que compreende o passo de genotipagem de pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 de acordo com o método de qualquer uma das Reivindicações 24 até 30, em que o referido pelo menos um marcador bialélico relacionado com KCNQ2 é seleccionado do grupo que consiste em 30-2/62 e 30-7/30, como representado na tabela 3B, e respectivos complementos.
32. Método da Reivindicação 31, que também compreende o passo de correlacionar o resultado do passo de genotipagem com um risco de sofrer da referida perturbação mental. 33. Método da Reivindicação 32, em que a presença de um genótipo "AG" no marcador bialélico 30-2/62 é indicadora de um risco de sofrer da referida perturbação mental. 34. Método da Reivindicação 32, em que a presença de um genótipo "CC" no marcador bialélico 30-7/30 é indicadora de um risco de sofrer da referida perturbação mental.
35. Método de qualquer uma das Reivindicações 31 até 34, em que a referida perturbação mental é seleccionada do 7 grupo que consiste em perturbação bipolar, esquizofrenia e depressão.
36. Método de qualquer uma das Reivindicações 31 até 34, em que a referida perturbação mental é a perturbação bipolar. Lisboa, 22 de Outubro de 2007
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