Hemoglobin Fannin-Lubbock I and II, two variants sharing a mutation

Abstract
Hemoglobin (Hb) Fannin-Lubbock I ( beta119 (GH2), GGC> GAC, Gly> Asp) and Hb Fannin-Lubbock II (beta111 (G13), GTC> CTC, Val> Leu and beta119 (GH2), GGC > GAC, Gly> Asp), share the mutation at position 119, both abnormal hemoglobins have similar fast electrophoretic mobility due the Gly> Asp change. Hb Fannin-Lubbock, is classified in the group of unstable hemoglobins, without alteration in their affinity for oxygen; the mutation at amino acid 119 and that of amino acid 111 participate in the interaction of the alpha1beta1 chains, with important links in the stability of the molecule, so that both substitutions could affect the stability of the molecule. Initially the instability of the variant was attributed to mutation 111, however, our group confirmed that the mutation at amino acid 119 is responsible for the instability to the molecule. In this paper, we analyze the first observations of Hb Fannin-Lubbock in 1976 and in 1982, the demonstration of Hb Fannin-Lubbock II by DNA sequencing as well as the evidence of two different mutations by DNA analysis, the Hb Fannin-Lubbock I observed mainly in families of Mexican origin and Hb Fannin-Lubbock II in families of Spanish origin, we also present the hematological characteristics of both types and the indirect evidence that the Hb Fanin-Lubbock I observed in a Mexican family and in a Hindu family are associated with haplotypes suggesting that they arose from independent mutational events.

Key words
hemoglobinopathies, Hb Fannin-Lubbock, Hb variants in Mexico, hbb gene mutations, Hb Fannin-Lubbock origin

Artículo completo
La hemoglobina (Hb) Fannin-Lubbock (beta119 [GH2], GGC>GAC, Gly>Asp) fue descripta simultáneamente en 1976 por Moo-Pen y Schneider como una variante rápida a la electroforesis alcalina en acetato de celulosa (pH 8.4 y 8.5, respectivamente) en dos familias no emparentadas de origen mexicano-estadounidense, ligeramente inestable.^1,2 Posteriormente fue observada por primera vez en Europa en una paciente española con microcitosis, la mutación beta119 Gly>Asp se identificó por el mapa de péptidos.³ En 1982, Ibarra y colaboradores hallaron la misma variante en población mexicana en un individuo hematológicamente normal, también fue identificada por mapa de péptidos.⁴ En 1994 Qin y colegas estudiaron cinco individuos españoles adultos asintomáticos no emparentados en quienes observaron la presencia de una hemoglobina variante rápida a la electroforesis; la secuenciación del ADN de los cinco individuos mostró la mutación beta119 GGC>GAC (Gly>Asp), sin embargo, adicionalmente se encontró en los cinco individuos la mutación beta111 (G13) GTC>CTC (Val>Leu), debido a que tanto la posición 119 como la 111 participan en la interacción alfa1beta1; en ese artículo se atribuyó la inestabilidad de la variante a la mutación 111 Val>Leu,⁵ posteriormente, la asociación de estas dos mutaciones sería conocida como Hb Fannin-Lubbock II.⁶ Qin y su equipo cuestionaron la existencia de la Hb Fannin-Lubbock I, e infirieron que aquellas familias estudiadas por Moo-Penn y Schneider en 1976 también portaban la mutación beta111 debido a su probable ascendencia española por su origen mexicano-estadounidense. En España fueron descriptos cuatro nuevos casos en 2007, por González y colaboradores, en los cuales se observaron ambas sustituciones, beta119 y beta111, sin embargo, los autores refieren que el cambio Val>Leu no confiere ninguna alteración en la carga o la estabilidad de la globina.⁶

Ibarra y colegas, en 2009, informaron por primera vez la variante Hb Fannin-Lubbock I en estado homocigoto, identificada en una paciente mexicana de cuatro meses de edad, primera hija de un matrimonio consanguíneo. El estudio molecular, por secuenciación de ADN, corroboró la mutación beta119 GGC>GAC y descartó la presencia de la mutación beta111 GTC>CTC, con lo que se demostró que existen dos tipos de Hb Fannin-Lubbock: el I, sólo con la mutación beta119 GGC>GAC (Gly>Asp), y el Fannin-Lubbock II, en el que adicionalmente a la mutación en beta119 se presenta la mutación beta111 GTC>CTC (Val>Leu). El estudio familiar incluyó nueve portadores de la variante, los cuales mostraron cuerpos de Heinz y la prueba de estabilidad con isopropanol positiva, con lo que se confirmó la inestabilidad de la Hb.⁷ El bloque de genes beta-globina (de aproximadamente 75 kilobases) tiene un gran número de sitios polimórficos, las diferentes combinaciones de varios de ellos constituyen lo que se define como haplotipo (Hp), el cual se segrega como una unidad y debido a su proximidad uno de otro existe poca probabilidad de recombinación, por lo tanto se heredan como alelos únicos. El análisis de Hp beta se ha utilizado para reconstruir la historia de algunas mutaciones, determinando si su origen es unicéntrico o multicéntrico, así como otras características inherentes a la mutación. En ese estudio se incluyó el análisis del haplotipo beta por enzimas de restricción (sitios HincIIe, HindIIIg^G, HindIIIg^A, HincII 5’yb, HincII 3’yb) y la mutación se asoció con el haplotipo - + + - +. Según nuestro conocimiento no se ha informado el haplotipo asociado con la Hb Fannin-Lubbock II. En 2009, al realizar un estudio epidemiológico de hemoglobinopatías en individuos de varias poblaciones de la costa del Pacífico mexicano, se reportó otra persona con Hb Fannin-Lubbock I.⁸ En 2014, Basak y su grupo informaron de una familia de origen indio con Hb Fannin-Lubbok I, asociada con un haplotipo diferente del observado en la familia mexicana (+ - + - +), lo que sugiere que ambas mutaciones podrían tener orígenes distintos.⁹ Recientemente, en nuestro laboratorio se identificó un nuevo caso con Hb Fannin-Lubbock I.

En la Tabla 1 se muestran los valores hematológicos de los diferentes casos informados con las variantes I y II de la Hb Fannin-Lubbock.






De los 17 casos comunicados, en 13 la variante se identificó por secuenciación de ADN (4 tipo I, y 9 tipo II) y en cuatro solo por el mapa de péptidos.^1-4 Desde el punto de vista hematológico, un portador tiene además anemia ferropénica (caso 7), cinco mostraron valores bajos de hemoglobina ( < 12 g/dl, casos 1, 3, 10, 12 y 15) y tres con microcitosis (VCM < 80 fl; casos 2, 9 y 10), los 12 restantes son hematológicamente normales, lo que sugiere que los casos con alguna anormalidad hematológica podrían deberse a la presencia de una alteración adicional como talasemia alfa, y que las Hb Fannin-Lubbock I y II no causan alteraciones hematológicas significativas.

La Hb Fannin-Lubbock se clasifica en el grupo de hemoglobinas inestables, sin alteración en su afinidad por el oxígeno. Tanto la mutación en el codón 119 como la del codón 111 participan en la interacción de las cadenas alfa1beta1; si bien Qin y colegas, atribuyen la inestabilidad de la Hb a la mutación 111, Ibarra y su grupo confirmaron en 2009 que la mutación en el codón 119 confiere inestabilidad a la molécula.

En la posición 119 hay tres variantes, Hb Bougardirey-Mali b119 (GH2) Gly>Val, ligeramente inestable; Hb Iowa b119 (GH2) Gly>Ala, con estabilidad normal, y Hb Angouleme beta119(GH2) Gly>Arg, de la cual no se informó su estabilidad. Por otra parte, se han comunicado dos variantes con mutación en el codón 111, las cuales además de ser inestables, tienen baja afinidad por el oxígeno, la Hb Peterborough beta111 (G13) Val>Phe, y la Hb Stanmore beta111 (G13) Val>Ala. Por lo tanto, mutaciones en cualquiera de las dos posiciones afectan el sitio de interacción alfa1beta1, y confieren inestabilidad a la molécula; sin embargo, no se les atribuyen efectos clínicos graves.

En conclusión, existen dos tipos de Hb Fannin-Lubbock I y II, la primera fue informada en dos familias mexicano-estadounidenses, cuatro familias independientes de origen mexicano y en una familia india, las cuales pudieron haber surgido por eventos mutacionales independientes ya que se observaron asociadas con dos haplotipos beta diferentes, y la segunda, en individuos de origen español. En ambos casos la variante mostró inestabilidad, por lo que esta característica se atribuye a la mutación en beta119, sin embargo no ha mostrado alteraciones hematológicas.

Bibliografía del artículo
1. Moo-Pen WF, Bechtel KC, Johnson MH, Jue DL, Therrerll BI, Morrison BY, Schmidt RM. Hemoglobin Fannin-Lubbock [ 2 2119(GH2) Gly'Asp] a new hemoglobin variant at the 1 1 contact. Biochim Biophys Acta 453:472-477, 1976.
2. Schneider RG, Berkman NL, Brimhall B, Jones RT. Hemoglobin Fannin-Lubbock [ 2 2119(GH2) Gly'Asp] a slightly unstable mutant. Biochim Biophys Acta 453:478-483, 1976.
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4. Ibarra B, Vaca G, Franco-Gamboa E, García Cruz, de la Mora E, Castro Félix LP, Martínez Orozco LC, Cantu JM, Wilson JB, Lam H, Huisman THJ. Abnormal hemoglobins in Northwestern Mexico. Acta Anthropogenet 6(4):217-223, 1982.
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7. Ibarra B, Aizpuru E, Sánchez López JY, Morales KR, Perea FJ, Ruiz Reyes G. Hb Fannin-Lubbock-I with a single GGC>GAC mutation at 119(GH2)Gly'Asp in a homozygous Mexican patient. Hemoglobin 33(6):492-497, 2009.
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