wdr72 mutation on amelogenesis imperfecta
-
Upload
putri-hardiyatin-hasibuan -
Category
Documents
-
view
188 -
download
5
description
Transcript of wdr72 mutation on amelogenesis imperfecta
ORAL BIOLOGY
Pengaruh Mutasi Gen WDR72 terhadap Amelogenesis Imperfecta
Oleh :
Nama : Putri Hardiyatin Hsb
Nim : 04121004003
Dosen Pembimbing : drg. Shanty Chairani M.Si
PROGRAM STUDI KEDOKTERAN GIGI
FAKULTAS KEDOKTERAN
T.A 2013/1014
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
Pengaruh Mutasi Gen WDR72 terhadap Amelogenesis Imperfecta
Abstract : Healthy dental enamel is the hardest and most highly mineralized human tissue.
Though acellular, nonvital, and without capacity for turnover or repair, it can nevertheless
last a lifetime. Amelogenesis Imperfecta is a clinically and genetically heterogenous group of
inheritance defects of enamel formation, covering diverse clinical phenotypes that typically
show Mendellian inheritance patterns.The candidat genes for Amelogenesis Imperfecta (AI)
is AMELX, ENAM, MMP20, KLK4, FAM83H and WDR72. The WDR72 gene maps to
chromosome 15q21.3. Mutation in WDR72 have been identified in autosomal recessive
hypomaturation amelogenesis imperfecta. One subset, known as hypomaturation
Amelogenesis Imperfecta, is characterised by near-normal volumes of organic enamel
matrix but with weak, creamy-brown opaque enamel that fails prematurely after tooth
eruption. Autosomal-recessive hypomaturation Amelogenesis Imperfecta in a consanguineous
Pakistani family. A whole-genome SNP autozygosity screen identified a locus on
chromosome 15q21.3. Sequencing candidate genes revealed a point mutation in the poorly
characterized WDR72 gene. Screening of WDR72 in a panel of nine additional
hypomaturation Amelogenesis Imperfecta families revealed the same mutation in a second,
apparently unrelated, Pakistani family and two further nonsense mutations in Omani
families. Intracellular localization in maturation-stage ameloblasts. WDR72 function is
unknown, but as a putative β propeller is expected to be a scaffold for protein-protein
interactions.
Key words : Amelogenesis Imperfecta, WDR72, Enamel.
PENDAHULUAN
Enamel
Enamel adalah jaringan biomineralisasi manusia yang unik pada saat pembentukan
secara normal. Enamel merupakan jaringan yang aselular, nonvital, serta bertahan seumur
hidup tanpa kapasitas signifikan apapun untuk memperbaiki. Enamel adalah sekitar 96 %
kandungan mineral dan terutama terdiri dari sejumlah besar kristal hidrosiapatit.
(Ca10[PO4]6[OH]2). Enamel juga merupakan epitel yang terlibat dan dibentuk oleh ameloblas
selama perkembangan gigi. Kunci kekuatan enamel adalah penyusunan yang teratur pada
kristal hidrosiapatit dalam batang enamel. Masing-masing batang enamel merefleksikan jalur
yang diambil oleh ameloblas. Sel-sel epitel yang terlibat bertanggung jawab untuk sekresi
matriks protein enamel yang diperlukan untuk memineralisasi dan kemudian menghapus
kendalinya sebagai enamel matang ke bentuk akhir.1
Dibanding jaringan-jaringan gigi yang lain, enamel adalah jaringan yang paling kuat,
keras dan merupakan pelindung gigi yang paling tahan terhadap rangsangan-rangsangan pada
waktu pengunyahan.
Secara normal enamel berkembang dalam 3 fase yaitu :
1. Fase pembentukan yaitu terjadinya pembentukan matriks organik.
2. Fase kalsifikasi yaitu terjadinya mineralisasi matriks organik.
3. Fase maturasi yaitu terjadinya pematangan mineralisasi.2
Komposisi enamel dalam persentase berat terdiri dari :
Mineral (anorganis) 96 % : (PO4 55,5 % ; Ca 37 % ; CO3 3,5 % ; Na 0,5 % dll)
Organis 3 % : keratin, kolagen, pepton, glikoprotein, polisakarida, lemak, asam-
asam amino dan sebagainya.
Air 1 %
Kelainan pada struktur jaringan keras gigi dapat terjadi pada tahap
histodiferensiasi, aposisi dan kalsifikasi selama tahap pertumbuhan dan perkembangan gigi,
yang dapat mengenai gigi sulung maupun gigi tetap. Dan terjadi beberapa kelainan pada
enamel yang merupakan salah satu jaringan gigi, salah satu kelainan tersebut adalah
Amelogenesis Imperfecta. Adanya beberapa mutasi gen yang menyebabkan kelainan ini
seperti MMP20, KLK4, AMELX, ENAM, FAM83H dan WDR72.3
PEMBAHASAN
Amelogenesis Imperfecta
Amelogenesis imperfecta merupakan istilah kolektif untuk kegagalan perkembangan
enamel normal, meliputi bermacam-macam fenotip klinis yang cirinya menunjukkan pola
pewarisan mendel. Amelogenesis imperfecta (AI) adalah variabel klinis dan kelompok
genetik heterogen cacat yang diwariskan pada pembentukan enamel gigi. Ini mempengaruhi
kualitas dan jumlah enamel dan biasanya melibatkan semua gigi primer dan gigi sekunder,
tetapi dengan fenotipe variabel dalam keluarga atau bahkan dalam gigi yang berbeda dari
orang yang sama. Amelogenesis Imperfecta dapat terjadi sebagai bentuk terisolasi atau
sebagai salah satu tanda dalam spektrum fenotip dari sindrom tertentu (yaitu bentuk
sindrom). Pada Amelogenesis Imperfecta gigi memiliki penampilan jelly agar mengkilap,
serta enamel lebih lembut dari biasanya dan pigmen coklat hadir dalam lapisan tengah
enamel.4
Ada 3 bentuk dasar amelogenesis imperfecta yaitu :
1. Hipoplastik
Terjadi akibat kerusakan pada pembentukan matriks enamel.
2. Hipokalsifikasi
Terjadi akibat kerusakan pada mineralisasi deposit matriks enamel.
3. Hipomaturasi
Terjadi akibat adanya gangguan pada perkembangan atau pematangan enamel.
Cacat dalam amelogenesis berhubungan dengan tahap tertentu dari formasi enamel yang
mengarah ke fenotipe sangat bervariasi. Fenotipe yang berbeda telah digunakan selama
beberapa dekade terakhir sebagai sistem klasifikasi. Saat ini yang paling banyak digunakan
skema klasifikasi Amelogenesis Imperfecta, membagi Amelogenesis Imperfecta menjadi 4
jenis utama berdasarkan kerusakan enamel (Amelogenesis Imperfecta I-IV), dan kemudian
lebih lanjut pengelompokan menjadi 14 subkelompok berdasarkan penampilan klinis
(fenotipe) dan modus warisan (dominan autosom, resesif autosom atau X-linked):
- Tipe Amelogenesis Imperfecta I : Tipe Hipoplasia (berkurangnya jumlah enamel,
sekresi cacat)
- Tipe Amelogenesis Imperfecta II : Jenis Hipomaturasi (cacat pengolahan protein dan
pematangan kristal)
- Tipe Amelogenesis Imperfecta III : Jenis Hipokalsifikasi (derajat yang tidak cukup
pada pengapuran matriks organik terbentuk, cacat mineralisasi)
- Tipe Amelogenesis Imperfecta IV : Hipomaturasi - hipoplasia dengan Taurodonsia
Enamel hipoplasia sulit tembus dan berkurang ketebalan, hipomaturasi
/hipokalsifikasi enamel biasanya berubah warna, menunjukkan buram, kekuningan
atau penampilan coklat dan memiliki konsistensi yang lemah dengan penurunan
ketahanan. Keterbatasan karena variabilitas klinis yang tinggi juga sebagai hubungan
yang mendasari molekul cacat .4
WDR72
WD repeat containing protein 72 adalah protein yang pada manusia dikodekan oleh gen
WDR72. WDR72 berisi 7 ulangan domain WD40, yang diperkirakan akan membentuk
struktur β propeller. WDR72 merupakan protein intraselular dengan struktur β propeller
yang diharapkan untuk menengahi interaksi protein-protein reversibel.
WD repeat-containg protein 72 adalah protein yang penting untuk pembentukan enamel
gigi, yang jika rusak menyebabkan amelogenesis imperfecta kelompok klinis dan genetik
heterogen dengan gangguan yang mempengaruhi enamel gigi. Gangguan Enamel seperti
hipoplasia, hipomineralisasi atau keduanya, dan gigi yang terkena Amelogenesis Imperfecta
mungkin berubah warna, sensitif atau rentan terhadap disintegrasi baik pra-erupsi atau pasca-
erupsi. Pada jenis hipoplasia dari Amelogenesis Imperfecta, enamel berupa keras normal
tetapi tidak berkembang ke ketebalan normal. Pada tipe hipomeneralisasi, enamel berupa
ketebalan normal tetapi buram atau putih kekuningan tanpa kilau pada gigi yang baru erupsi.
WDR72 terlibat dalam mobilisasi vesikel dan Ca2+ dengan eksositosis yang bergantung
pada sinapsis. WDR72 dinyatakan dalam berbagai jaringan. Analisis imunohistokimia
mengembangkan gigi seri tikus dan terdeteksi Wdr72 dalam organ enamelnya, dengan
pewarnaan yang lebih intens dalam maturasi ameloblas daripada di sekretori ameloblas.
Wdr72 juga terdeteksi di beberapa sel jaringan tulang dan ikat.1
Tabel WDR725
Mutasi gen wdr72 terhadap Amelogenesis Imperfecta
Amelogenesis Imperfecta secara umum terlibat pada pertumbuhan gigi primer dan
sekunder (Gambar 2). Penampilan klinis gigi pada erupsi dan penampilan radiografi sebelum
erupsi konsisten dengan pembentukan volume matriks enamel yang mendekati normal.
Namun, pada saat erupsi, enamel lebih lembut dan opak dibandingkan pada gigi normal. Di
mulut enamel segera mulai mengalami perubahan pasca erupsi, termasuk variabel derajat
perubahan warna coklat dan kehilangan jaringan enamel. Dalam beberapa kasus enamel
terkelupas dan gesekan juga terlihat .
Dalam sebuah penelitian diidentifikasi dan direkrut sepuluh keluarga dengan
hipomaturasi Amelogenesis Imperfecta resesif autosom, asal-usul dari salah satunya adalah
Kashmir di Pakistan (P1-P5) dan Oman (O1-O5). Sampel darah perifer diambil dari anggota
keluarga yang terkena dan tidak terkena. Genom DNA disiapkan dengan metode pengasinan
konvensional. Alternatif lain sampel DNA disiapkan dari Oragen (Genotek DNA) berupa
kumpulan saliva sesuai dengan instruksi pembuatan. Kemudian pemeriksaan gigi
dilaksanakan. Dan Amelogenesis Imperfecta terbesar adalah dari keluarga pada P1
(Gambar1).6
Gambar 1. Silsilah dan haplotipe keluarga P1 dengan hipomaturasi Amelogenesis
Imperfecta resesif-autosom. Lingkaran padat (perempuan) dan kotak (laki-laki) membedakan
individu yang terpengaruh Amelogenesis Imperfecta, dengan proband yang ditandai panah.
Penanda mikrosatelit genotif digunakan untuk mendefinisikan interval kandidat yang
dicatat, batang merah mendefinisikan haplotype dengan status terkena. Individu yang
termasuk dalam layar seluruh genom ditandai dengan tanda bintang.
Gambar 2 . Penampilan klinis Hipomaturasi Amelogenesis Imperfecta pada pasien dengan
Mutasi WDR72 (A dan B) pertumbuhan gigi dari 8 tahun (A; keluarga P1) dan 7 tahun (B;
keluarga P2) , menggambarkan buram, cream- coklat, warna enamel berubah mulai (panah )
dari yang mendasari dentin setelah erupsi dan permukaan yang bernoda. Bagian atas gigi
seri permanen lebih nyata terpengaruh daripada gigi bagian bawah. Open bite anterior,
yang diamati dalam (A) tetapi tidak dalam (B). Pada (C) Pertumbuhan gigi dari anggota
usia 19 tahun dari keluarga P1 menggambarkan perubahan pasca erupsi , termasuk
kehilangan permukaan enamel dan ditandai pewarnaan coklat, dengan gigi insisivus dan
servikal enamel insisivus relatif rendah. Pada ( D ) Sebuah rontgen bitewing individu yang
diilustrasikan dalam ( C ), menunjukkan hilangnya enamel kotor pasca erupsi meninggalkan
permukaan yang tidak teratur sangat jelas pada gigi molar (panah). Ada kekurangan yang
jelas pada radiodensitas antara enamel dan dentin dibandingkan dengan gambar dalam gigi
yang tidak erupsi dari individu tanpa Amelogenesis Imperfecta, yang memiliki morfologi
khas mahkota melengkung.
Satu-satunya mutasi yang merusak diidentifikasi berada di WDR72 (Gambar 3). Sebuah
titik mutasi diidentifikasi dalam ekson 15 (c.2348C> G) diprediksi memperkenalkan kodon
stop prematur (p.S783X). Semua kode ekson WDR72 serta urutan sekitarnya, kemudian
diamplifikasi dengan PCR dan diurutkan dalam individu yang terkena Amelogenesis
Imperfecta dari sisa keluarga hipomaturasi Amelogenesis Imperfecta (P2 - P5 dan O1 - O5).
Keluarga P2, yang tidak diketahui hubungannya dengan P1, memberikan kesamaan mutasi
p.S783X dan memiliki fenotip klinis yang serupa (Gambar 2). Titik mutasi tambahan
diidentifikasi di ekson 17 (c.2934G > A) dalam keluarga O1 ( Gambar 3). Hasil ini di kodon
stop prematur lain adalah p.W978X. Dalam keluarga O2, penghapusan dari pasangan basa
tunggal di ekson 16 (c.2857Adel) mengarah dengan pergeseran kerangka terminal
(p.S953VfsX20). Penampilan klinis dari individu yang terkena Amelogenesis Imperfecta
dalam keluarga O1 dan O2 konsisten dengan yang diamati dalam dua keluarga lainnya.
Setiap mutasi konsisten dengan fenotip penyakit. Mutasi dalam keluarga P1 dan P2 ada dari
192 orang Pakistan normal, dan mutasi dalam keluarga O1 dan O2 tidak teridentifikasi di 192
individu normal yang berbeda etnis. Tidak ada mutasi yang diidentifikasi di enam keluarga
tersisa. Hal ini konsisten dengan pengamatan sebelumnya bahwa hipomaturasi Amelogenesis
Imperfecta cenderung heterogen secara genetik.6
WDR72 adalah sitoplasma protein yang penting untuk untuk pembentukan enamel. Untuk
penyelidikan lokalisasi WDR72 selama amelogenesis, antisera poliklonal dibesarkan secara
komersial pada kelinci dengan peptida sintetik CETGTLERHETGERA (WDR72 asam amino
587-600 dengan terminal C yang ditambahkan). Imunohistokimia dilakukan sesuai dengan
metode standar pada demineralisasi parafin-yang tertanam di rahang tikus yang termasuk
mengerupsi gigi seri. Bagian rehidrasi diinkubasi dengan poliklonal primer antisera selama 1
jam. Immunoreaktivitas divisualisasikan dengan horseradish peroksidase dan DAB (Dako
Envision). Immunoreaktivitas WDR72 diamati pada tahap maturasi ameloblas (Gambar 4),
serta di beberapa tulang dan sel jaringan ikat. 6
p.R897X adalah mutasi keempat dari mutasi WDR72 dideskripsikan pada pasien
Amelogenesis Imperfecta. Seperti tiga mutasi lainnya (p.S783X, p.W978X dan p.S953V fs
X20), itu terletak dalam ekson 14-16 dari 19-ekson gen.
Gambar 3. Mutasi WDR72 dan P2, O1, O2 dan silsilah Keluarga
(A)(i) Skema representasi dari gen dijelaskan di ujung proksimal dari interval Amelogenesis
Imperfecta-terkait Amelogenesis Imperfecta pada kromosom 15q21.3. (ii) Struktur ekson
(kotak) dari WDR72 dengan start (ATG) dan kodon berhenti ditandai dengan Amelogenesis
Imperfecta dan dengan intron diwakili oleh garis. Posisi dari mutasi yang ditandai dengan
dengan panah. (iii) Representasi struktur protein dengan posisi perkiraan domain WD40
ditandai. Posisi dari mutasi pada tipe yang tidak teratur ditandai dengan panah. (B) Silsilah
untuk keluarga P2, O1, O2 dan dengan urutan mutasi yang ditemukan pada masing-
masingnya. Sebuah bentuk berlian merupakan individu yang jenis kelaminnya tidak
diketahui.
Gambar 4. Lokalisasi wdr72 selama perkembangan gigi insisivus tikus pada fase sekresi dan
maturasi. Immunoreaktivitas wdr72 diamati pada organ enamel, dengan pewarnaan yang
lebih intens dalam maturasi ameloblas (panah ganda dalam panel B) daripada di sekretori
ameloblas (panah di panel A), panah hitam dan panah terbuka masing-masing menandai
matriks enamel dan ruang enamel setelah demineralisasi. D dan B masing-masing
menunjukkan dentin dan tulang. Sisipan dalam (B) menunjukkan kontrol negatif yang
antibodi utamanya telah dihilangkan.
Dalam kesehatan, batang enamel berbatasan satu sama lain dengan lapisan tipis antar-
batang enamel yang ditandai dengan berbagai orientasi kristal hidroksiapatit dari komposisi
yang berbeda. Penampilan yang abnormal dari antar-batang enamel yang diamati mungkin
merupakan gangguan terhadap tahap akhir pematangan enamel. Sedikit yang diketahui
tentang kontrol pembentukan antar-batang enamel. Variasi antar-batang enamel tidak lengkap
antar-batang enamel pada tikus yang tidak diakui untuk penukar anion. Mutasi WDR72
mempengaruhi tahap akhir pematangan enamel. Struktur putatif β propeller dari WDR72
berpotensi untuk berkontribusi pada sejumlah pematangan yang berbeda pada proses
ameloblas. Perubahan siklus pH dalam matriks enamel diakui menjadi penting untuk
beberapa aspek pematangan enamel termasuk pertumbuhan kristal.
Jelaslah bahwa fenotipe sebenarnya dari mutasi WDR72 paling diamati selama erupsi
gigi, karena terjadinya perubahan pasca-erupsi yang cepat dan luas. Lapisan enamel telah
berkurang radiodensitasnya dibandingkan dengan enamel normal, merupakan indikasi bahwa
lapisan enamel hipomineralisasi.
kromosom 15q21.3 mutasi gen WDR72
Amelogenesis Imperfecta resesif autosom
Jenis Hipomaturasi
Mutasi gen WDR72 diidentifikasi merubah ketetapan dengan kegagalan terlambat
pada pematangan enamel tanpa penyimpanan protein matriks. Mekanisme WDR72
intraselular yang mempengaruhi pematangan enamel masih tetap tidak diketahui.1
KESIMPULAN
Sebagai kesimpulan, mutasi WDR72 adalah penyebab hipomaturasi Amelogenesis
Imperfecta resesif autosom yang signifikan dengan dampak merugikan pada tahap akhir
pematangan enamel di amelogenesis.
DAFTAR PUSTAKA
1. Cells Tissue Organ 2011;194:60-66, December 29, 2010 : Hypomaturation
Amelogenesis Imperfecta due to WDR72Mutations: A Novel Mutation and
Ultrastructural Analyses of Deciduous Teeth
2. Cells Tissue Organ 2007;186:78-85, 2007 : Enamel Formation and Amelogenesis
Imperfecta
3. Cells Tissues Organs 2011;194:279–283, May 19 2011 : Amelogenesis Imperfecta:
Genotype-Phenotype Studies in 71 Families
4. Molecular Syndromology 2012;3:223-229, Oktober 19, 2012 : A Novel Homozygous
WDR72 Mutation in Two Siblings with Amelogenesis Imperfecta and Mild Short
Stature
5. Biochem Genet (2011) 49:104–121, 2010 : Defining a New Candidate Gene for
Amelogenesis Imperfecta: From Molecular Genetics to Biochemistry
6. The American Journal of Human Genetics, 699-705, November 13, 2009 : Mutations
in the Beta Propeller WDR72 cause Autosomal-Recessive Hypomaturation
7. Journal dental research, 89, Desember 2010 : Novel WDR72 Mutation and
Cytoplasmic Localization