Variantes Complexas Relacionadas com Telómeros em Genomas de Câncer através de Sequenciação Genómica

Os telómeros, estruturas genómicas especializadas compostas por sequências não transcritas curtas e polirepetidas (TTAGGG) e proteínas de ligação associadas, sofrem alterações cruciais na sua estrutura e localização durante a evolução dos genomas do câncer. Historicamente, as limitações das tecnologias de Sequenciamento de Nova Geração (NGS) de leituras curtas dificultaram a caracterização de arranjos repetitivos dentro de telómeros longos, impedindo a nossa compreensão de alterações críticas no câncer. O advento das tecnologias de sequenciamento de leituras longas, particularmente o sequenciamento PacBio HiFi altamente preciso, revolucionou a nossa capacidade de avaliar com precisão as estruturas que contêm repetições de telómeros no câncer e em linhas celulares de câncer.

Uma publicação recente surgiu, apresentando uma análise aprofundada das estruturas que contêm repetições de telómeros no câncer e em linhas celulares de câncer. Esta análise utiliza uma combinação de tecnologias de sequenciamento de leituras longas e leituras curtas, incluindo PacBio HiFi e Nanopore, para fornecer uma avaliação abrangente e precisa.

Dinamismo dos Telómeros no Câncer Revelado pelo Sequenciamento de Leituras Longas

A análise aprofundada através do sequenciamento de leituras longas desenterrou novas percepções sobre sequências de repetições teloméricas, particularmente aquelas que ocorrem ectopicamente na orientação padrão. Estas sequências parecem ser extensas e ilimitadas, indicativas de adições neoteloméricas. Por exemplo, a análise dos dados de sequenciamento identificou um potencial local de sequência de repetição telomérica ectópica vizinha da sequência chrX:103,320,553 na linha celular de osteossarcoma U2-OS. Este local exibiu um mínimo de sete repetições em tandem (TTAGGG), acompanhado por uma redução discernível na cobertura de sequenciamento na localização cromossómica correspondente — uma característica da presença de repetições teloméricas.

Em forte contraste, os conjuntos de dados de sequenciamento PacBio HiFi e Oxford Nanopore de leituras longas forneceram uma visão mais abrangente, revelando longas repetições teloméricas que se estendiam aproximadamente de 3 a 10 kb na direção canónica dentro desta região. A variação observada no comprimento dos telómeros em diferentes comprimentos de leitura sugere uma associação potencial com a perda de sequências teloméricas ativas após a replicação do DNA ou processos em curso de manutenção dos telómeros.

Neotelómeros em genomas de câncer revelados pelo sequenciamento de genoma de leituras longas. (Tan et al., 2023)

Sequenciamento de Leituras Longas Revela Fusão de Braços Cromossómicos com Sequências de Repetição Telomérica

Na busca por entender locais que hospedam sequências de repetição telomérica ectópica, os pesquisadores fizeram uma descoberta surpreendente — estas repetições não estavam apenas presentes, mas também exibiam uma orientação inversa em relação aos pontos de quebra. A aplicação do sequenciamento de leituras longas revelou que estes loci predominantemente significam eventos de fusão de braços cromossómicos.

Uma análise detalhada da região do locus candidato, utilizando sequenciamento de leituras longas PacBio HiFi e Nanopore, destacou a presença de aproximadamente 650 pares de bases de sequências de repetição inversa (CCCTAA) após os pontos de quebra. Além disso, foram observados 5-8 quilobases de sequências nos subtelómeros chr22q. A narrativa coerente emerge de uma única leitura longa que encapsula todo o evento, sugerindo que a sequência de repetição inversa (CCCTAA)n se originou da fusão do braço chr22q com o seu telómero curto a um local intracromossómico.

Fusões de braços cromossómicos em genomas de câncer reveladas pelo sequenciamento de genoma de leituras longas. (Tan et al., 2023)

Disrupção de Genes Codificadores de Proteínas por Novos Telómeros e Eventos de Fusão de Braços Cromossómicos

A introdução de inserções teloméricas traz o risco inerente de desestabilizar genes cruciais, incluindo aqueles que regulam a supressão tumoral, induzindo consequências funcionais significativas. Uma ilustração notável é a identificação de um neotelómero (16 kb) dentro do primeiro íntron do gene PTPN2 através do sequenciamento de leituras longas. Esta inserção levou a anomalias no primeiro éxon e na região do promotor do gene associado à resposta à imunoterapia.

Além disso, o estudo trouxe à luz eventos de fusão cromossómica que instigaram disrupções em genes, exemplificados por ocorrências que resultaram na perda de mais da metade da região 5' dos genes KLF15 e FOXN3. Estas descobertas sublinham o potencial impacto abrangente de novos telómeros e eventos de fusão de braços cromossómicos na integridade e funcionalidade de genes codificadores de proteínas, incluindo aqueles fundamentais para regular processos celulares críticos.

Neotelómeros e eventos de fusão de braços cromossómicos desestabilizam genes codificadores de proteínas em linhas celulares de câncer e amostras de pacientes. (Tan et al., 2023)

Referência:

1. Tan, Kar-Tong, et al. "Neotelomeres and Telomere-Spanning Chromosomal Arm Fusions in Cancer Genomes Revealed by Long-Read Sequencing." bioRxiv (2023): 2023-11.