PMS2 - PMS2

PMS2
Białko PMS2 PDB 1ea6.png
Dostępne konstrukcje
WPB Wyszukiwanie ortologów : PDBe RCSB
Identyfikatory
Skróty PMS2 , HNPCC4, PMS2CL, PMSL2, MLH4, PMS1 homolog 2, komponent systemu naprawy niezgodności, MMRCS4
Identyfikatory zewnętrzne OMIM : 600259 MGI : 104288 HomoloGene : 133560 Karty genetyczne : PMS2
Ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Zespół
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_008886

RefSeq (białko)

nie dotyczy

Lokalizacja (UCSC) Chr 7: 5,97 – 6,01 Mb nie dotyczy
Wyszukiwanie w PubMed
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz

Endonukleaza naprawy niedopasowania PMS2 jest enzymem, który u ludzi jest kodowany przez gen PMS2 .

Funkcjonować

Gen ten jest jednym z członków rodziny genów PMS2, które znajdują się w klastrach na chromosomie 7. Geny związane z ludzkim PMS2 znajdują się w pasmach 7p12, 7p13, 7q11 i 7q22. Egzony od 1 do 5 tych homologów mają wysoki stopień identyczności z ludzkim PMS2. Produkt tego genu bierze udział w naprawie niedopasowania DNA . Białko tworzy heterodimer z MLH1 i ten kompleks oddziałuje z MSH2 związanym z niedopasowanymi zasadami. Defekty tego genu są związane z dziedzicznym niepolipowatym rakiem jelita grubego , z zespołem Turcota i są przyczyną nadnamiotowych prymitywnych guzów neuroektodermalnych . Zaobserwowano warianty transkrypcyjne poddane alternatywnemu splicingowi.

Naprawa niedopasowania i aktywność endonukleazy

PMS2 bierze udział w naprawie niedopasowań i wiadomo, że ma utajoną aktywność endonukleazy , która zależy od integralności motywu meta-wiązania w homologach MutL. Jako endonukleaza PMS2 wprowadza nacięcia do nieciągłej nici DNA.

Interakcje

Wykazano, że PMS2 oddziałuje z MLH1 poprzez tworzenie heterodimeru MutLα. Istnieje konkurencja między MLH3, PMS1 i PMS2 o domenę oddziałującą na MLH1, która znajduje się w resztach 492-742.

Domeny oddziałujące w PMS2 mają heptadowe powtórzenia, które są charakterystyczne dla białek suwaka leucynowego. MLH1 oddziałuje z PMS2 w resztach 506-756.

Heterodimery MutS, MutSα i MutSβ, łączą się z MutLα po wiązaniu niedopasowania. Uważa się, że MutLα łączy etap rozpoznawania niedopasowań z innymi procesami, w tym: usuwaniem niedopasowań z nowej nici DNA, resyntezą zdegradowanego DNA i naprawą nacięcia w DNA. Wykazano, że MutLα ma słabą aktywność ATPazy, a także posiada aktywność endonukleazy, która wprowadza nacięcia do nieciągłej nici DNA. Ułatwia to degradację od 5' do 3' niedopasowanej nici DNA przez EXO1. Miejsce aktywne MutLα znajduje się na podjednostce PMS2. PMS1 i PMS2 konkurują o interakcję z MLH1. Białka w interaktomie PMS2 zidentyfikowano przez tandemowe oczyszczanie powinowactwa.

Ludzki PMS2 ulega ekspresji na bardzo niskich poziomach i nie uważa się, że jest silnie regulowany przez cykl komórkowy.

Interakcje z udziałem p53 i p73

Wykazano również, że PMS2 oddziałuje z p53 i p73 . W przypadku braku p53, komórki z niedoborem PMS2 i PMS2 sprawne są nadal zdolne do zatrzymania cyklu komórkowego w punkcie kontrolnym G2/M po potraktowaniu cisplatyną . Komórki z niedoborem p53 i PMS2 wykazują zwiększoną wrażliwość na środki przeciwnowotworowe. PMS2 jest ochronnym mediatorem przeżycia komórek w komórkach z niedoborem p53 i moduluje ochronne szlaki odpowiedzi na uszkodzenia DNA niezależnie od p53. PMS2 i MLH1 mogą chronić komórki przed śmiercią komórkową poprzez przeciwdziałanie apoptozie za pośrednictwem p73 w sposób zależny od naprawy niedopasowania.

PMS2 może oddziaływać z p73 w celu zwiększenia apoptozy wywołanej cisplatyną poprzez stabilizację p73. Cisplatyna stymuluje interakcję między PMS2 i p73, która jest zależna od c-Abl. Kompleks MutLα może funkcjonować jako adaptor doprowadzający p73 do miejsca uszkodzonego DNA, a także działać jako aktywator p73, ze względu na obecność PMS2. Możliwe, że nadekspresja PMS2 może również stymulować apoptozę pod nieobecność MLH1 iw obecności p73 i cisplatyny z powodu stabilizującego działania PMS2 na p73. Po uszkodzeniu DNA p53 indukuje zatrzymanie cyklu komórkowego na szlaku p21 /WAF i inicjuje naprawę poprzez ekspresję MLH1 i PMS2. Kompleks MSH1/PMS2 działa jako czujnik stopnia uszkodzenia DNA i inicjuje apoptozę poprzez stabilizację p73, jeśli uszkodzenie jest nie do naprawienia. Utrata PMS2 nie zawsze prowadzi do niestabilności MLH1, ponieważ może również tworzyć kompleksy z MLH3 i PMS1.

Znaczenie kliniczne

Mutacje

PMS2 to gen, który koduje białka naprawcze DNA zaangażowane w naprawę niedopasowań . Gen PMS2 znajduje się na chromosomie 7p22 i składa się z 15 eksonów. Ekson 11 genu PMS2 ma powtórzenie kodujące ośmiu adenozyn.

Kompleksowe profilowanie genomowe 100 000 próbek ludzkiego raka ujawniło, że mutacje w regionie promotora PMS2 są istotnie związane z wysokim obciążeniem mutacjami nowotworu (TMB), szczególnie w czerniaku . Wykazano, że TMB jest wiarygodnym predyktorem odpowiedzi pacjenta na immunoterapię przeciwnowotworową , przy czym wysoka TMB wiąże się z korzystniejszymi wynikami leczenia.

Heterozygotyczne mutacje linii zarodkowej w genach naprawy niedopasowania DNA, takich jak PMS2, prowadzą do autosomalnego dominującego zespołu Lyncha. Tylko 2% rodzin z zespołem Lyncha ma mutacje w genie PMS2. Wiek pacjentów, u których po raz pierwszy wystąpił zespół Lyncha związany z PMS2, jest bardzo zróżnicowany i wynosi od 23 do 77 lat.

W rzadkich przypadkach defekt homozygotyczny może powodować ten zespół. W takich przypadkach dziecko dziedziczy mutację genu od obojga rodziców, a stan ten nazywa się zespołem Turcota lub konstytucyjnym niedoborem MMR (CMMR-D). Do 2011 roku zgłoszono 36 pacjentów z guzami mózgu z powodu biallelicznych mutacji w linii zarodkowej PMS2. Dziedziczenie zespołu Turcota może być dominujące lub recesywne. Recesywne dziedziczenie zespołu Turcota jest spowodowane złożonymi heterozygotycznymi mutacjami w PMS2. 31 z 57 rodzin zgłoszonych z CMMR-D ma mutacje PMS2 w linii zarodkowej. 19 z 60 homozygotycznych lub złożonych heterozygotycznych nosicieli mutacji PMS2 miało raka przewodu pokarmowego lub gruczolaki jako pierwszą manifestację CMMR-D. Obecność pseudogenów może powodować zamieszanie podczas identyfikacji mutacji w PMS2, prowadząc do fałszywie pozytywnych wniosków o obecności zmutowanego PMS2.

Niedobór i nadekspresja

Nadekspresja PMS2 skutkuje hipermutowalnością i tolerancją na uszkodzenia DNA. Niedobór PMS2 przyczynia się również do niestabilności genetycznej, umożliwiając propagację mutacji z powodu zmniejszonej funkcji MMR. Wykazano, że myszy PMS2-/- rozwinęły chłoniaki i mięsaki. Wykazano również, że samce myszy, które są PMS2-/- są sterylne, co wskazuje, że PMS2 może odgrywać rolę w spermatogenezie.

Rola w normalnej okrężnicy

Sekwencyjne skrawki tej samej krypty okrężnicy z barwieniem immunohistochemicznym (brązowy) wykazujące normalną wysoką ekspresję białek naprawy DNA PMS2 (A), ERCC1 (B) i ERCC4 (XPF) (C). Ta krypta pochodzi z biopsji 58-letniego pacjenta płci męskiej, który nigdy nie miał neoplazji okrężnicy, a krypta ma wysoką ekspresję tych białek naprawy DNA w jądrach absorpcyjnych komórek w większości krypt. Należy zauważyć, że ekspresja PMS2 i ERCC4 (XPF) (na panelach A i C) jest zmniejszona lub nieobecna w jądrach komórek na szczycie krypty i na powierzchni światła okrężnicy między kryptami. Zdjęcie oryginalne, również w publikacji.

PMS2 jest zwykle wyrażany na wysokim poziomie w jądrach komórkowych enterocytów (komórek absorpcyjnych) w kryptach okrężnicy wyścielających wewnętrzną powierzchnię okrężnicy (patrz zdjęcie, panel A). Naprawa DNA, obejmująca wysoką ekspresję białek PMS2, ERCC1 i ERCC4 (XPF), wydaje się być bardzo aktywna w kryptach okrężnicy w prawidłowym, nienowotworowym nabłonku okrężnicy. W przypadku PMS2 poziom ekspresji w prawidłowym nabłonku okrężnicy jest wysoki w 77% do 100% krypt.

Komórki są wytwarzane u podstawy krypty i migrują w górę wzdłuż osi krypty, zanim zostaną przeniesione do światła okrężnicy kilka dni później. U podstaw krypt znajduje się od 5 do 6 komórek macierzystych . Jeśli komórki macierzyste u podstawy krypty wyrażają PMS2, ogólnie wszystkie kilka tysięcy komórek krypty również wyraża PMS2. Jest to wskazane przez brązowy kolor widziany przez barwienie immunologiczne z PMS2 w większości enterocytach w krypty w panelu A obrazu w tym punkcie. Podobna ekspresja ERCC4 (XPF) i ERCC1 występuje w tysiącach enterocytów w każdej krypcie okrężnicy prawidłowego nabłonka okrężnicy.

Sekcja tkanki w obrazie pokazanego tu również kontrastowo z hematoksyliną do barwienia DNA w jądrach niebiesko-szarym. Jądra komórek w blaszce właściwej (komórki znajdujące się poniżej i otaczające krypty nabłonkowe) w dużej mierze wykazują niebiesko-szary kolor hematoksyliny i wykazują niewielką ekspresję PMS2, ERCC1 lub ERCC4 (XPF).

Rak okrężnicy

Około 88% komórek pochodzenia nabłonkowego w nowotworach okrężnicy i około 50% krypt okrężnicy w nabłonku w odległości 10 cm od nowotworów (w obszarze ubytków, z których prawdopodobnie powstały nowotwory) ma zmniejszoną ekspresję PMS2 lub jej brak.

Wydaje się, że niedobory PMS2 w nabłonku okrężnicy wynikają głównie z represji epigenetycznej . W guzach zaklasyfikowanych jako brakujące lub z niedoborem naprawy niedopasowania, w większości ekspresja PMS2 jest niewystarczająca z powodu braku partnera parowania MLH1 . Parowanie PMS2 z MLH1 stabilizuje się. Utrata MLH1 w sporadycznych nowotworach była spowodowana wyciszeniem epigenetycznym spowodowanym metylacją promotora w 65 z 66 przypadków. W 16 nowotworach Pms2 wykazywał niedobór pomimo obecności białka MLH1. Spośród tych 16 przypadków nie ustalono przyczyny dla 10, ale w 6 stwierdzono heterozygotyczną mutację linii zarodkowej w Pms2, po której nastąpiła prawdopodobna utrata heterozygotyczności w guzie. Tak więc tylko 6 ze 119 guzów bez ekspresji Pms2 (5%) było spowodowanych mutacją PMS2.

Koordynacja z ERCC1 i ERCC4 (XPF)

Kolejne przekroje segmentu nabłonka okrężnicy w pobliżu raka jelita grubego wykazujące zmniejszoną lub brak ekspresji PMS2 (A), ERCC1 (B) i ERCC4 (C) w kryptach okrężnicy. Ten segment tkanki pochodzi z histologicznie prawidłowego obszaru resekcji okrężnicy u mężczyzny z gruczolakorakiem esicy. W przypadku PMS2 (A) nie ma ekspresji w jądrach komórkowych ciała krypty, szyjki krypty i powierzchni światła okrężnicy dla wszystkich komórek nabłonkowych. W przypadku ERCC1 (B) występuje zmniejszona ekspresja w większości jąder komórkowych krypt, ale wysoka ekspresja występuje w jądrach komórkowych przy szyjce krypt i na powierzchni przylegającego światła okrężnicy . W przypadku ERCC4 (XPF) (C) nie występuje ekspresja w większości jąder komórkowych krypt iw świetle okrężnicy w tym obszarze tkanki, ale wykrywalna ekspresja w szyjce niektórych krypt. Zmniejszenie lub brak ekspresji tych genów naprawy DNA w tej tkance wydaje się być spowodowane represją epigenetyczną . Zdjęcie oryginalne, również w publikacji.

Gdy PMS2 jest redukowany w kryptach okrężnicy w ubytku terenowym, najczęściej wiąże się to również z obniżoną ekspresją enzymów naprawy DNA ERCC1 i ERCC4 (XPF) (patrz zdjęcia w tej sekcji). Niedobór ERCC1 i/lub ERCC4 (XPF) może spowodować akumulację uszkodzeń DNA. Takie nadmierne uszkodzenie DNA często prowadzi do apoptozy. Jednak dodatkowy defekt w PMS2 może hamować tę apoptozę. Zatem dodatkowy niedobór w PMS2 prawdopodobnie zostałby wybrany w obliczu zwiększonych uszkodzeń DNA, gdy ERCC1 i/lub ERCC4 (XPF) są niedoborem. Gdy komórki jajnika chomika chińskiego z niedoborem ERCC1 były wielokrotnie poddawane uszkodzeniom DNA, z pięciu klonów pochodzących z komórek, które przeżyły, trzy zostały zmutowane w Pms2.

Progresja do raka jelita grubego

Komórki jajnika chomika chińskiego z podwójną mutacją ERCC1, PMS2 po wystawieniu na działanie światła ultrafioletowego (czynnik uszkadzający DNA) wykazywały 7375 razy większą częstotliwość mutacji niż komórki jajnika chomika chińskiego typu dzikiego i 967 razy większą częstotliwość mutacji niż komórki uszkodzone tylko w ERCC1. Zatem niedobór komórek okrężnicy zarówno w ERCC1, jak i PMS2 powoduje niestabilność genomu . Podobna sytuacja niestabilna genetycznie jest oczekiwana dla komórek podwójnie uszkodzonych pod względem PMS2 i ERCC4 (XPF). Ta niestabilność prawdopodobnie zwiększyłaby progresję do raka okrężnicy, powodując fenotyp mutatora i wyjaśniałaby obecność komórek z podwójnym niedoborem w PMS2 i ERCC1 [lub PMS2 i ERCC4 (XPF)] w defektach terenowych związanych z rakiem okrężnicy. Jak wskazali Harper i Elledge, defekty w zdolności do prawidłowej reakcji na uszkodzenia DNA i ich naprawy leżą u podstaw wielu form raka.

Bibliografia

Zewnętrzne linki