PMS2 - PMS2
Ремонт Несовпадение эндонуклеазы PMS2 представляет собой фермент , который у человека кодируется PMS2 гена .
Функция
Этот ген является одним из членов семейства генов PMS2, которые находятся в кластерах на хромосоме 7. Гены, связанные с PMS2 человека, расположены на полосах 7p12, 7p13, 7q11 и 7q22. Экзоны с 1 по 5 этих гомологов обладают высокой степенью идентичности с человеческим PMS2. Продукт этого гена участвует в репарации ошибочного спаривания ДНК . Белок образует гетеродимер с MLH1, и этот комплекс взаимодействует с MSH2, связанным с несовпадающими основаниями. Дефекты этого гена связаны с наследственным неполипозным колоректальным раком , с синдромом Тюрко и являются причиной супратенториальных примитивных нейроэктодермальных опухолей . Наблюдались альтернативно сплайсированные варианты транскриптов.
Ремонт несоответствий и эндонуклеазная активность
PMS2 участвует в репарации ошибочного спаривания и, как известно, обладает латентной эндонуклеазной активностью, которая зависит от целостности мета-связывающего мотива в гомологах MutL. Как эндонуклеаза, PMS2 вводит разрывы в прерывистую цепь ДНК.
Взаимодействия
Было показано, что PMS2 взаимодействует с MLH1 , образуя гетеродимер MutLα. Существует конкуренция между MLH3, PMS1 и PMS2 за взаимодействующий домен на MLH1, который расположен в остатках 492-742.
Взаимодействующие домены в PMS2 имеют гептадные повторы, характерные для белков лейциновой молнии. MLH1 взаимодействует с PMS2 по остаткам 506-756.
Гетеродимеры MutS, MutSα и MutSβ, связываются с MutLα при связывании с ошибочным спариванием. Считается, что MutLα объединяет этап распознавания несовпадений с другими процессами, включая: удаление несовпадений из новой цепи ДНК, ресинтез деградированной ДНК и восстановление разрыва в ДНК. Показано, что MutLα обладает слабой АТФазной активностью, а также обладает эндонуклеазной активностью, которая вводит разрывы в прерывистую цепь ДНК. Это облегчает разрушение от 5 'до 3' несоответствующей цепи ДНК под действием EXO1. Активный сайт MutLα расположен на субъединице PMS2. PMS1 и PMS2 конкурируют за взаимодействие с MLH1. Белки в интерактоме PMS2 были идентифицированы тандемной аффинной очисткой.
Человеческий PMS2 экспрессируется на очень низких уровнях и, как полагают, не сильно регулируется клеточным циклом.
Взаимодействия с участием p53 и p73
Также было показано, что PMS2 взаимодействует с p53 и p73 . В отсутствие p53 клетки с дефицитом PMS2 и с высоким уровнем PMS2 все еще способны останавливать клеточный цикл в контрольной точке G2 / M при обработке цисплатином . Клетки, дефицитные по p53 и PMS2, проявляют повышенную чувствительность к противоопухолевым агентам. PMS2 является защитным медиатором выживаемости клеток в клетках с дефицитом p53 и модулирует пути защитного ответа на повреждение ДНК независимо от p53. PMS2 и MLH1 могут защищать клетки от гибели клеток путем противодействия апоптозу, опосредованному p73, зависимым от репарации ошибочного спаривания образом.
PMS2 может взаимодействовать с p73 для усиления цисплатин-индуцированного апоптоза за счет стабилизации p73. Цисплатин стимулирует взаимодействие между PMS2 и p73, которое зависит от c-Abl. Комплекс MutLα может действовать как адаптер для доставки p73 к участку поврежденной ДНК, а также действовать как активатор p73 из-за присутствия PMS2. Также возможно, что сверхэкспрессия PMS2 стимулирует апоптоз в отсутствие MLH1 и в присутствии p73 и цисплатина из-за стабилизирующего действия PMS2 на p73. При повреждении ДНК p53 вызывает остановку клеточного цикла через путь p21 / WAF и инициирует репарацию путем экспрессии MLH1 и PMS2. Комплекс MSH1 / PMS2 действует как датчик степени повреждения ДНК и инициирует апоптоз, стабилизируя p73, если повреждение не подлежит восстановлению. Потеря PMS2 не всегда приводит к нестабильности MLH1, поскольку он также может образовывать комплексы с MLH3 и PMS1.
Клиническое значение
Мутации
PMS2 - это ген, кодирующий белки репарации ДНК, участвующие в репарации несовпадений . Ген PMS2 расположен на хромосоме 7p22 и состоит из 15 экзонов. Экзон 11 гена PMS2 имеет кодирующий повтор из восьми аденозинов.
Всестороннее геномное профилирование 100000 образцов рака человека показало, что мутации в промоторной области PMS2 в значительной степени связаны с высокой мутационной нагрузкой опухоли (TMB), особенно в меланоме . Было показано, что TMB является надежным предиктором того, может ли пациент ответить на иммунотерапию рака , где высокий TMB связан с более благоприятными результатами лечения.
Гетерозиготные мутации зародышевой линии в генах восстановления несоответствия ДНК, таких как PMS2, приводят к аутосомно-доминантному синдрому Линча. Только 2% семей с синдромом Линча имеют мутации в гене PMS2. Возраст пациентов, когда они впервые обратились с синдромом Линча, связанным с ПМС2, сильно различается: по сообщениям, от 23 до 77 лет.
В редких случаях причиной этого синдрома может быть гомозиготный дефект. В таких случаях ребенок наследует генную мутацию от обоих родителей, и это состояние называется синдромом Тюрко или конституциональным дефицитом MMR (CMMR-D). До 2011 года было зарегистрировано 36 пациентов с опухолями головного мозга из-за двуаллельных мутаций зародышевой линии PMS2. Наследование синдрома Тюрко может быть доминантным или рецессивным. Рецессивное наследование синдрома Тюрко вызвано сложными гетерозиготными мутациями в PMS2. 31 из 57 семей, о которых сообщалось о CMMR-D, имеют мутации PMS2 зародышевой линии. 19 из 60 носителей гомозиготных или сложных гетерозиготных мутаций PMS2 имели рак или аденомы желудочно-кишечного тракта как первое проявление CMMR-D. Присутствие псевдогенов может вызвать путаницу при идентификации мутаций в PMS2, что приведет к ложноположительным выводам о наличии мутировавшего PMS2.
Дефицит и сверхэкспрессия
Сверхэкспрессия PMS2 приводит к гипермутабельности и устойчивости к повреждению ДНК. Дефицит PMS2 также способствует генетической нестабильности, позволяя мутациям размножаться из-за снижения функции MMR. Было показано, что у мышей PMS2 - / - развиваются лимфомы и саркомы. Было также показано, что самцы мышей, которые являются PMS2 - / - стерильны, указывая на то, что PMS2 может играть роль в сперматогенезе.
Роль в нормальной толстой кишке
PMS2 обычно экспрессируется на высоком уровне в ядрах клеток энтероцитов (абсорбирующих клеток) в криптах толстой кишки, выстилающих внутреннюю поверхность толстой кишки (см. Изображение, панель A). Ремонт ДНК, включающий высокую экспрессию белков PMS2, ERCC1 и ERCC4 (XPF), по-видимому, очень активен в криптах толстой кишки в нормальном, неопухолевом эпителии толстой кишки. В случае PMS2 уровень экспрессии в нормальном эпителии толстой кишки высок в 77–100% крипт.
Клетки образуются в основании крипты и мигрируют вверх вдоль оси крипты, прежде чем через несколько дней они попадут в просвет толстой кишки . В основании крипт находится от 5 до 6 стволовых клеток . Если стволовые клетки в основании крипты экспрессируют PMS2, обычно все несколько тысяч клеток крипты также будут экспрессировать PMS2. Об этом свидетельствует коричневого цвета , увиденные иммунным из PMS2 в большинстве энтероцитов в склепе в панели А изображения в этом разделе. Подобная экспрессия ERCC4 (XPF) и ERCC1 наблюдается в тысячах энтероцитов в каждой крипте толстой кишки нормального эпителия толстой кишки.
Срез ткани в изображении , показанном здесь , также контрастному с гематоксилином к ДНК в ядрах пятен сине-серого цвета. Ядра клеток в собственной пластинке (клетки, которые находятся ниже и окружают эпителиальные крипты) в значительной степени имеют гематоксилиновый сине-серый цвет и мало экспрессируют PMS2, ERCC1 или ERCC4 (XPF).
Рак толстой кишки
Около 88% клеток эпителиального происхождения при раке толстой кишки и около 50% крипт толстой кишки в эпителии в пределах 10 см, прилегающих к раку (в области дефектов, из которых, вероятно, возникли раковые заболевания), имеют сниженную или отсутствующую экспрессию PMS2.
Дефицит PMS2 в эпителии толстой кишки, по-видимому, в основном связан с эпигенетической репрессией. В опухолях, классифицируемых как дефектные или отсутствующие в репарации ошибочного спаривания, в большинстве случаев экспрессия PMS2 недостаточна из-за отсутствия его партнера по спариванию MLH1 . Спаривание PMS2 с MLH1 стабилизируется. Потеря MLH1 при спорадических раковых заболеваниях происходила из-за эпигенетического молчания, вызванного метилированием промотора в 65 из 66 случаев. В 16 раковых опухолях Pms2 был дефицитным, хотя экспрессия белка MLH1 присутствовала. Из этих 16 случаев причина не была определена для 10, но было обнаружено, что 6 имели гетерозиготную мутацию зародышевой линии в Pms2 с последующей вероятной потерей гетерозиготности в опухоли. Таким образом, только 6 из 119 опухолей, лишенных экспрессии Pms2 (5%), были вызваны мутацией PMS2.
Координация с ERCC1 и ERCC4 (XPF)
Когда PMS2 снижается в криптах толстой кишки при дефекте поля, это чаще всего связано со сниженной экспрессией ферментов репарации ДНК ERCC1 и ERCC4 (XPF) (см. Изображения в этом разделе). Дефицит ERCC1 и / или ERCC4 (XPF) может вызвать накопление повреждений ДНК. Такое избыточное повреждение ДНК часто приводит к апоптозу. Однако дополнительный дефект в PMS2 может ингибировать этот апоптоз. Таким образом, дополнительный дефицит PMS2, вероятно, будет выбран перед лицом повышенных повреждений ДНК, когда ERCC1 и / или ERCC4 (XPF) являются дефицитными. Когда ERCC1-дефицитные клетки яичника китайского хомячка неоднократно подвергались повреждению ДНК, из пяти клонов, полученных из выживших клеток, три были мутированы в Pms2.
Прогрессирование до рака толстой кишки
ERCC1, клетки яичника китайского хомячка с двойным мутантом PMS2, при воздействии ультрафиолетового света (агент, повреждающий ДНК), показали частоту мутаций в 7 375 раз большую, чем клетки яичника китайского хомячка дикого типа , и в 967 раз большую частоту мутаций, чем дефектные клетки. только в ERCC1. Таким образом, дефицит клеток толстой кишки как в ERCC1, так и в PMS2 вызывает нестабильность генома . Аналогичная генетически нестабильная ситуация ожидается для клеток, дважды дефектных по PMS2 и ERCC4 (XPF). Эта нестабильность, вероятно, будет способствовать прогрессированию рака толстой кишки, вызывая мутаторный фенотип, и объясняет присутствие клеток с двойным дефицитом по PMS2 и ERCC1 [или PMS2 и ERCC4 (XPF)] в полевых дефектах, связанных с раком толстой кишки. Как указали Харпер и Элледж, нарушение способности правильно реагировать на повреждения ДНК и восстанавливать их лежит в основе многих форм рака.