Herdabilidade e Estudo de Associação Genômica Ampla (GWAS) de atividade física autorreportada: uma investigação de famílias brasileiras

• Main Author: Leite, Jean Michel Rocha Sampaio
• Other Authors: Horimoto, Andréa Roseli Vançan Russo
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2019
• Subjects: Atividade física; CNVs; Gene-environment interaction; GWAS; Herdabilidade; Heritability; Interação gene-ambiente; Physical activity; SNPs
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-26082019-145407/

O advento das tecnologias de sequenciamento de DNA e sua revolução na ciência tem gerado uma quantidade imensa e sem precedentes de informações moleculares. Assim, estudos atuais em diversas áreas objetivam principalmente analisar a associação entre centenas a milhões de variantes genéticas e fenótipos de interesse. Dentre essas variações moleculares, destaque tem sido dado aos SNPs (polimorfismos de nucleotídeo único) e CNVs (variações no número de cópias), os quais têm sido implicados na variabilidade e manifestação de diversos fenótipos, incluindo os relacionados à atividade fisica e desempenho esportivo. No Brasil, algumas iniciativas têm trazido luz à contribuição genética nessas características, como o Projeto Atletas do Futuro e o Projeto Corações de Baependi. Considerando a alta miscigenação que caracteriza a população brasileira, a qual traz grandes desafios, e levando em conta que este último estudo é pioneiro em considerar a estrutura familiar com uma riqueza de informações moleculares e fenotípicas única, nosso objetivo neste trabalho é, fazendo uso desses dados, investigar o papel de variantes genéticas, em particular SNPs e CNVs, na manifestação de comportamentos sedentários e no engajar em atividade física leve, moderada e intensa, verificando a possível existência de heterogeneidades relativamente ao sexo dos indivíduos. As informações referentes a SNPs e CNVs são provenientes do Affymetrix Genome-Wide Human SNP Array 6.0 que, após processamento e limpeza, consiste de um número final de cerca de 843.039 SNPs e 8.974 CNVs. Dados fenotípicos de atividade física e sedentarismo para 760 indivíduos foram derivados do questionário IPAQ-SF e ajustados por uma medida de gasto energético de equivalentes metabólicos de tarefa (METs). A análise descritiva dessas variáveis mostrou uma prevalência de atividade física de 55,3%, sendo maior para homens que para mulheres. Além disso, utilizando os modelos lineares mistos poligênicos e a abordagem de componentes de variância, estimamos a herdabilidade (h2) desses fenótipos obtendo valores de 0,21, 0,11, 0,22 e 0,28 para atividade física total, leve, moderada-vigorosa e sedentarismo, respectivamente. Foi identificado heterogeneidade em relação ao sexo, em geral com h2 de homens sendo maiores que a de mulheres. O mapeamento gênico (GWAS) de SNPs e CNVs identificou potenciais picos de associação sob a correção de Bonferroni e sob um critério mais flexível, especialmente nos cromossomos 3, 5 e 6. Essas variantes carecem ainda de informação quanto às suas funções biológicas, as quais podem ser melhor compreendidas através de procedimentos de anotação usando bases de dados como o SCAN. === The onset of DNA sequencing technologies and its revolution in Science generates an unprecedent and large amount of molecular information. Thus, the current studies in multiple areas aim to evaluate the association between hundreds to thousands of genetic variants and phenotypes of interest. Among these variants, the ones that have received most of the focus are Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) and Copy Number Variations (CNVs), which have been implicated in the variability and manifestation of multiple phenotypes, including the ones related to physical activity and sports performance. In Brazil, some initiatives have brought light to the genetic contribution in these features, such as the project Atletas do Futuro and the project Corações de Baependi. The later is a pioneer study that considers the pedigree structure of a highly admixed population with a unique and rich amount of molecular and phenotypic information. Thus, our role is to investigate the role of genetic variants, in particular SNPs and CNVs, in the manifestation of sedentary behaviour and practice of light, moderate and vigorous physical activity, checking for the existence of heterogeneity related to sex. SNP and CNV information was acquired through the Affymetrics TM 6.0 SNP Array, processed and cleaned, leading to a final number of 843,039 SNPs. and 8,794 CNVs. Sedentarism and physical activity data of 760 individuals were gathered through the IPAQ-SF and adjusted by a measure of metabolic energy cost named metabolic equivalent tasks (METs). The descriptive analysis showed a total physical activity prevalence of 55.3% and mens one was higher than womens. In addition, using linear mixed polygenic model and the variance components approach, we estimated the heritability of these phenotypes obtaining the values 0.21, 0.11, 0.22 e 0.28 for total, weak, moderate-vigorous physical activities and sedentary behaviour, respectively. There was sex-related heterogeneity in the h2, with men having higher estimates than women for most of the evaluated phenotypes. In addition, GWAS of SNPs and CNVs showed several potential candidate markers, especially after using a more flexible significance criteria. These markers were present mainly in chromosomes 3, 5 and 6, and their possible biological functions remain to be clarified through annotation procedures, using databases such as SCAN.