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Polimorfismo del gen de la banda 3 eritrocitica en grupos etnicos de Costa Rica.

RESUMEN

Banda 3 (AE1) es una de las proteinas mas abundantes de la membrana del efitrocito humano. Esta funciona como un intercambiador anionico cloruro / bicarbonato y es el punto de anclaje de varias proteinas del citoesqueleto del efitrocito. Se han descrito varias mutaciones y muchas variantes polimorficas se han asociado a esferocitosis hereditaria. La identificacion de un marcador genetico en el extremo 5' del gene AE1 podria asociarse a varios defectos moleculares del eritrocito. Este marcador genetico es un fragmento de restriccion de longitud polimorfica "RFLP" producido por la endonucleasa de restriccion Pst I. Se analizaron para este polimorfismo un total de 216 individuos de siete poblaciones: una hispanomestiza (Valle Central), dos afrodescendientes (Limon y Guanacaste) y cuatro amerindias (bribri, cabecar, maleku y guaymi). El alelo mas frecuente en la poblacion hispanomestiza fue el 2, mientras en los grupos afrodescendientes y amerindios se encontro el 1. No se observaron diferencias significativas con respecto al equilibrio de Hardy-Weinberg en seis de las poblaciones, sin embargo, el grupo Guaymi si presenta diferencias significativas con respecto al equilibrio de Hardy-Weinberg.

Palabras clave: Banda 3, grupos etnicos, eritrocito, Pst I, polimorfismo, Costa Rica.

Abstract: Polymorphism of the erythrocyte band 3 gene (EPB3) in ethnic groups of Costa Rica. Band 3 (AE1) is one of the most abundant proteins in the membrane of the human erythrocyte. This protein works as an anionic CI--and HCO3- exchanger and it also functions as an anchor for several proteins of the erythrocyte's cytoesqueleton. Several mutations have been described and many polymorphic variants have been associated to hereditary spherocytosis. The identification of a genetic marker at position 5' of the AE 1 gene could be associated to several molecular defects of the erythrocyte. This genetic marker is a restriction fragment length polymorphism (RFLP) produced by restriction enzime Pst I. For this polymorphism a total of 216 individuals belonging to seven different populations were analyzed: one from the Central Valley, two African descendants (Limon and Guanacaste) and four Amerindians (Bribri, Cabecar, Maleku and Guaymi). The most frequent allele in the Amerindian population was no 1. No significant differences were found with respect to the Hardy-Weinberg equilibrium in six of the populations, although the Guaymi group does present significative differences. Rev. Biol. Trop. 52(3): 659-663. Epub 2004 Dic 15.

Key Words: Band 3, ethnic groups, erythrocyte, Pst I, polymorphism, Costa Rica.

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La proteina banda 3 eritrocitica (AE1) es una de las proteinas transmembrana mejor estudiada en las celulas de mamiferos, debido principalmente a su papel en el transporte de C[O.sub.2] de los tejidos a la sangre y a la descarga del C[O.sub.2] de la sangre a los pulmones, ayudando asi a prevenir cambios en el pH del citosol (Berne et al. 1993), ademas por su abundancia en el eritrocito humano donde se presenta en 1.2 x 106 copias por eritrocito (Delaunay 1995).

Su funcion es el intercambio anionico cloruro / bicarbonato (AE1), presenta un peso molecular entre los 90 000 y 100 000 daltons (Jay et al. 1986) y se expresa principalmente en eritrocitos; no obstante se ha determinado la presencia de AE1 en otras celulas como las [alfa]-intercalares de los tubulos distales del rinon (Bruce et al. 1998) y en las neuronas (Marguerite et al. 1991).

La proteina banda 3 esta conformada por 911 aminoacidos distribuidos en tres segmentos proteicos, el primero de ellos es un dominio transmembranal (posicion 404-883) constituido por 14 segmentos responsables del intercambio cloruro-bicarbonato en la celula; los otros dos segmentos son dominios citoplasmaticos en los extremos amino y carboxilo terminales (posicion 1-403 y 884-911, respectivamente), estos son sitios de anclaje de varias proteinas del citoesqueleto como la [alfa]-espectrina, [beta]-espectrina, ankyrina, la hemoglobina y las proteinas denominadas banda 4.1 y 4.2 (Delaunay 1995). Por lo que mutaciones en dichos sitios se han asociado a trastornos del eritrocito, como esferocitosis hereditaria y ovalocitosis (Palek 1990).

El gen AE1 fue mapeado en la region cromosomica 17q21-qter (Lux et al. 1989, Showe et al. 1987), presenta un tamano de 17 kb y esta constituido por 20 exones. Las caracteristicas mas importantes del gen son la carencia de cajas TATA y CCAAT en el promotor y una gran variedad de secuencias consenso de factores de transcripcion (Delaunay 1995). Se han descrito muchas mutaciones que incluyen codones de terminacion prematura o codones de terminacion que son el resultado de deleciones e inserciones que producen ARNm inestables o bandas 3 truncadas que no pueden plegarse correctamente en la membrana celular; otros tipos de mutaciones son sustituciones de un aminoacido en posiciones conservadas o deleciones dentro de una cadena de aminoacidos conservados (Maillet et al. 1995). Muchas variantes se han descrito dentro del gen de la banda 3 entre ellas la Memphis (Yannoukakos et al. 1991, Jarolim et al. 1992), Tuscaloosa (Jarolim et al. 1992) y el polimorfismo Pst I (Jenkins et al. 1993).

Entre los exones 2 y 3 se halla una region de 1.5 kb en el extremo 5' del gen, esta region contiene un fragmento BamH1 de 1.1 kb que incluye el polimorfismo Pst 1 (Jenkins et al. 1993). Estudios de este polimorfismo en grupos humanos muestran frecuencias alelicas para poblaciones de ancestria europea de 0.8 para el alelo 1 y 0.2 para el alelo 2, y para individuos de ancestria africana de 0.46 (alelo 1) y 0.54 (alelo 2) (Jenkins et al. 1993).

En otros estudios, Stewart et al. (1989) demostraron que existe ligamiento entre el polimorfismo Pst I de la banda 3 y el gene que codifica para el receptor del factor de crecimiento neuronal. Presentando frecuencias para los alelos 1 y 2 de 0.78 y 0.22, respectivamente, para la poblacion europea y de 0.7 y 0.3 para pigmeos de Zaire.

El objetivo de esta investigacion es conocer la distribucion del polimorfismo Pst 1 en varios grupos etnicos de Costa Rica.

MATERIAL Y METODOS

Con el proposito de analizar el polimorfismo Pst1 del gene de la banda 3 del eritrocito, se analizaron 216 individuos de siete poblaciones del banco de ADN que posee el CIHATA de la Universidad de Costa Rica, correspondientes a los tres grupos etnicos que componen la poblacion costarricense. Dos grupos con ancestria africana, uno de la Costa Atlantica (n=30) y otro de la Costa Pacifica (n=31) los cuales fueron clasificados fenotipicamente como afrodescendientes; la poblacion hispanomestiza esta representada por individuos del Valle Central (n=31), las otras cuatro poblaciones fueron grupos amerindios bribri (n=31), cabecar (n=31), guaymi (n=31) de la zona Sur, y maleku de Guatuso (n=31) de la zona Norte de Costa Rica.

La extraccion de ADN se hizo a partir de sangre pefiferica tomada con EDTA-[K.sub.3], siguiendo el metodo de cloruro de sodio de Miller et al. (1988). La amplificacion del ADN y el analisis de restriccion de PstI se hizo de acuerdo a Jenkins (1993), el cual permite la identificacion de los alelos, el primero produce una banda de 1.375 kb; el segundo alelo produce dos bandas una de 0.975 kb y una de 0.4 kb.

Se calcularon las frecuencias alelicas y genotipicas de estos dos alelos por el metodo de conteo de genes. Se realizo una prueba exacta usando una cadena de Markov, con un nivel de confianza del 95% y 1 grado de libertad, como prueba para el equilibrio de Hardy-Weinberg (HW) en cada una de las poblaciones y un Analisis de Varianza Molecular (AMOVA) para diferencias entre y dentro grupos y poblaciones.

RESULTADOS

Las frecuencias fenotipicas y alelicas encontradas se presentan en el Cuadro 1. En este, se aprecia que las frecuencias genotipicas son muy similares entre los tres grupos etnicos; encontrandose predominancia de los heterocigotas (1,2), como es de esperar en una poblacion de ancestria trihibrida (Morera y Barrantes 1995). Sin embargo, en los hispano-mestizos del Valle Central el genotipo (1,1) se encuentra en menor frecuencia (10%), con respecto a los amerindios y afrodescendientes donde solo es superado por el genotipo (1,2). En este sentido se observa que al utilizar un AMOVA la diferencia entre grupos no es significativa (p= 0.19) con un porcentaje de variacion de 2.22%. La variacion entre poblaciones dentro de grupos es de 1.28% y la variacion poblacional es de 96.5%.

Con relacion a las dos poblaciones de ancestria africana, se observa que las frecuencias genotipicas de Limon presentan una proporcion mayor de individuos homocigotas para el genotipo 1.1 (48.4%) y un 38,7% para los heterocigotas. Sin embargo, Guanacaste presenta un 61.3% de individuos heterocigotas, y un 32.2% para los homocigotas del alelos 1; en esta poblacion los homocigotas 2,2 representan el 6 % de los individuos. Se observa que no existen diferencias significativas para el equilibrio de Hardy-Weinberg en estas dos poblaciones (Limon p= 0.68 y Guanacaste p= 0.14).

Como se aprecia en el Cuadro 1, la poblacion costarricense del Valle Central, clasificada como hispanomestiza muestra mayor frecuencia del alelo 2. Se nota un predominio de individuos heterocigotas (67.7%) y una disminucion considerable de los individuos homocigotas para el alelo 1 que representan el 9.5%. No hay diferencias significativas para el equilibrio de Hardy-Weinberg en esta poblacion (p= 0.07).

En las poblaciones de ancestria amerindia se encuentra en promedio frecuencias de 0.62 para el alelo 1 y de 0.38 para el alelo 2. Como se observa, esta poblacion presenta frecuencias genotipicas bajas para los homocigotas 2,2 con respecto a la poblacion del Valle Central.

Asi la poblacion bribri presenta una frecuencia genotipica de individuos heterocigotas de 51.6%, con casi un 70% de homocigotas para el alelo 1. Segun la prueba exacta si hay equilibrio HW (p= 0.38).

Con relacion a las frecuencias genotipicas de la poblacion cabecar, esta poblacion presenta un predominio de individuos heterocigotas (57%) y homocigotas 1,1 (40%), manteniendose en equilibro HW (p= 0.20).

La poblacion maleku de Guatuso presenta la mayor frecuencia de individuos para el alelo 2 de entre los cuatro grupos amerindios analizados. Estando en igual proporcion de individuos para el alelo 1. Al analizar las frecuencias genotipicas, se observa que se mantiene la relacion. La poblacion se encuentra en equilibrio de HW (p= 0.5).

En la poblacion guaymi, los individuos heterocigotas se encuentran en mayor proporcion (70.97%) en comparacion con los otros cuatro grupos amerindios. Sin embargo, los homocigotas 1,1 y 2,2 presentan una reduccion considerable (25.8% y 3% respectivamente) con respecto a las otras poblaciones. De acuerdo a la prueba exacta en esta poblacion hay diferencias significativas por lo que no se ajusta al equilibrio de HW (p= 0.01).

DISCUSION

La accion de factores evolutivos, historicos, demograficos y de cruzamiento originan la presencia o ausencia de ciertos alelos en las poblaciones humanas. En este sentido la poblacion costarricense en general, se caracteriza por ser una mezcla trihibrida, compuesta en su mayoria de genes de origen europeo, amerindio y en menor grado de origen africano de acuerdo a la zona de procedencia (Morera et al. 2001, 2003). Con relacion a las frecuencias alelicas, la poblacion del Valle Central muestran una mayor proporcion de individuos con el alelo 2 que los otros grupos etnicos estudiados; este resultado demuestra que habra una mayor proporcion de individuos heterocigotas y homocigotas para el alelo 2 en el Valle Central, como un reflejo a la mayor cantidad de individuos con una clara ancestria europea en esta region, ya que los resultados concuerdan con los obtenidos por Jenkins et al. (1993) en poblaciones europeas. El Valle Central presenta la mayor densidad de individuos por [km.sup.2] de Costa Rica, favoreciendo con ello, una mayor presencia de cruces al azar dentro de la poblacion; proporcionando asi el aumento de individuos heterocigotas para ciertos alelos dentro de la poblacion.

La poblacion afrocostarricense es el resultado de dos procesos migratorios que ocurrieron en epocas diferentes, una a mediados de la Colonia donde gran cantidad de africanos llegaron a Guanacaste y la otra ocurrio a finales del siglo pasado con la llegada de personas de Jamaica y de otras poblaciones afro-derivadas del Caribe para la construccion del ferrocarril al Atlantico costarricense (Saenz et al. 1971, 1974, 1986). Las frecuencias alelicas de estos dos grupos son muy parecidas entre si y a las informadas por Stewart et al. (1989) en una poblacion de Zaire en donde hay predominancia del alelo 1. Sin embargo, hay diferencias en las frecuencias genotipicas, especialmente en las frecuencias de heterocigotas siendo mayor en la poblacion afrodescendiente de Guanacaste, esto posiblemente por el asentamiento y cruce con poblaciones de otros origenes, como chinos y anglosajones que podrian estar originando un cambio en la dinamica de esa poblacion. Con relacion a los grupos amerindios se observa que existe heterogeneidad genetica en todos los grupos. Sin embargo, el grupo guaymi presenta un aumento significativo de heterocigotos que produce el desvio de la poblacion en relacion con el equilibrio de Hardy-Weinberg. Estudios posteriores en demografia genetica de esta poblacion, podrian reflejar realmente que factores evolutivos influyen en el grupo guaymi. Los cuatro grupos amerindios estudiados presentan diferencias genotipicas en cuanto al numero de individuos homocigotas para el alelo 2, habiendo predominio del alelo 1, especialmente entre los grupos del sur del pais (bribri, cabecar, guaymi) y el grupo del norte de Costa Rica (maleku de Guatuso) el cual presenta equilibrio en la distribucion en sus frecuencias. Estas diferencias podrian deberse a un mayor numero de cruces consanguineos entre los grupos del sur en contraposicion a los cruces azarosos en los malekus y a la mezcla de los grupos amerindios del sur con otros grupos etnicos de Costa Rica.

REFERENCIAS

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M. Chaves-Villalobos (1), G. Jimenez-Arce (1) & M. Sandi-Diaz (1,2)

(1) Centro de Investigacion en Hematologia y Trastornos Afines (CIHATA), Universidad de Costa Rica.

(2) Departamento de Genetica Medica y Metabolismo, Hospital Nacional de Ninos "Dr. Carlos Saenz Herrera" Centro de Especialidades Medicas. Correspondencia: marioch@cariari.ucr.ac.cr, fax (506) 223-1385.

Recibido 26-VII-2002. Corregido 12-X-2003. Aceptado 24-XI-2003.
CUADRO 1

Frecuencias fenotipicas y alelicas del polimorfismo del gen Banda 3 en
poblaciones etnicas de Costa Rica

Poblacion                Frecuencias       Muestra      Frecuencias
                         Genotipicas                      Alelicas

                      l,l    1,2    2,2      (n)       p(1)     q (2)
Hispanomestizos
Valle Central           3     21      7      31       0.4355    0.5645
Amerindios
Bribri                 14     16      1      31       0.7097    0.2921
Cabecar                12     17      1      30       0.6833    0.3167
Guaymi                  8     22      1      31       0.6129    0.3871
Maleku                  9     13      9      31       0.5000    0.5000
Afrodescendientes
Limon                  15     12      4      31       0.6774    0.3226
Guanacaste             10     19      2      31       0.6290    0.3710
Costa Rica (todos)     71    120     25      216      0.6065    0.3935

Poblacion             [ji al cuadrado]

Hispanomestizos
Valle Central                .
Amerindios
Bribri                       .
Cabecar                      .
Guaymi                       *
Maleku                       .
Afrodescendientes
Limon                        .
Guanacaste                   .
Costa Rica (todos)           .

(*) en desequilibrio de H-W
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Author:Chaves-Villalobos, M.; Jimenez-Arce, G.; Sandi-Diaz, M.
Publication:Revista de Biologia Tropical
Date:Sep 1, 2004
Words:3224
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