Abrir o menú principal

Unión de extremos mediada por microhomoloxía

A unión de extremos mediada por microhomoloxía ou MMEJ (do inglés microhomology-mediated end joining), tamén chamada unión de extremos non homólogos alternativa (Alt-NHEJ), é unha das vías de reparación do ADN utilizada para reparar roturas de dobre febra no ADN. Segundo McVey e Lee,[1] a propiedade máis distintiva do MMEJ é o uso de secuencias microhomólogas de 5 a 25 pares de bases durante o aliñamento dos extremos rotos antes de unilos, o que ten como resultado delecións (perda de material xenético) que flanquean a rotura orixinal. Deste xeito, a MMEJ asóciase frecuentemente con anormalidades cromosómicas como delecións, translocacións, inversións e outros rearranxos complexos.

Outros dous mecanismos ben coñecidos para reparar roturas de dobre febra son a unión de extremos non homólogos e a recombinación homóloga, que non utilizan este tipo de secuencias microhomólogas para aliñar e despois unir as febras rotas. A MMEJ usa mecanismos de reparación independentes da DNA-PK e da proteína Ku, e a reparación ocorre durante a fase S do ciclo celular, en vez de producirse na fase fase G0/G1 e inicio da fase S coma na NHEJ e ao final da fase S e G2 coma na recombinación homóloga.

A MMEJ funciona ligando as febras non apareadas colgantes que sobresaen do ADN roto, eliminando os nucleótidos que quedan colgando, e enchendo o oco onde estaban as bases perdidas. Cando ocorre unha rotura, identifícase unha homoloxía de 5 a 25 pares de bases complementarias en ambos os extremos e úsase para aliñar as febras cos extremos discordantes. Unha vez aliñados, elimínase calquera tramo de bases que sobresae (solapas colgantes) e as bases discordantes das febras e insírese calquera nucleótido que se perdera. Como o único modo que ten este método para identificar se as dúas febras están relacionadas está baseado na microhomoloxía augas abaixo/arriba do sitio de rotura, non identifica ningún par de bases que se puidese ter perdido durante a rotura, e elimina nucleótidos (solapas) para ligar os extremos. A MMEJ liga as febras de ADN sen comprobar a coherencia e causa delecións ao eliminar as solapas.

A MMEJ é un método tendente ao erro de reparación e orixina mutacións por deleción na información xenética, o cal pode iniciar a creación de oncoxenes, que poderían orixinar o desenvolvemento dun cancro. Na maioría dos casos a célula usa a MMEJ só cando non é posible usar (ou sería inapropiado) o método NHEJ, debido á desvantaxe que supón a introdución de delecións no xenoma.

Xenes necesarios para a MMEJEditar

Un sistema de ensaio bioquímico atopou que polo menos son necesarios 6 xenes para a unión de extremos mediada por microhomoloxía, que son: FEN1, Ligase III, MRE11, NBS1, PARP1 e XRCC1.[2] Todos eles están regulados á alza nun ou máis tipos de cancros.

A MMEJ no cancroEditar

O xene da endonuclease FEN1 está sobreexpresado na maioría dos cancros de mama,[3] de próstata,[4] estómago,[5][6] neuroblastomas,[7] pancreático,[8] e de pulmón.[9]

A Ligase III está regulada á alza na leucemia mieloide crónica,[10] mieloma múltiple,[11] e cancro de mama.[12]

O xene da proteína MRE11 sobreesprésase en cancros de mama.[13]

A NBS1 está sobreexpresada nalgúns cancros de próstata,[14] en cancro de cabeza e pescozo,[15] e en carcinoma de células escamosas da cavidade oral.[16]

A polimerase PARP1 está sobreexpresada nas leucemias activadas por tirosina quinase,[17] en neuroblastoma,[18] en tumors testiculares e de células xerminais,[19] e no sarcoma de Ewing.[20]

O xene da proteína XRCC1 sobreexprésase no carcinoma de pulmón de células non pequenas,[21] e nun nivel aínda maior nos ganglios linfáticos non metastáticos do carcinoma de pulmón de células non pequenas.[22] A deficiencia en XRCC1, debida a ser heterocigoto para o xene XRCC1 mutado que codifica unha proteína XRCC1 truncada, suprime o crecemento de tumores en ratos en tres condicións experimentais para inducir tres tipos de cancro (cancro de colon, melanoma ou cancro de mama).[23]

A MMEJ sempre implica polo menos unha pequena deleción, polo que é unha vía mutaxénica.[24] Outras vías poden tamén reparar as roturas de dobre febra do ADN, incluíndo a vía menos inexacta da unión de extremos non homólogos (NHEJ) e vías máis precisas que usan a reparación por recombinación homóloga.[25] Varios factores determinan a vía que se usará para reparar as roturas de dobre febra no ADN.[24] Cando FEN1, a Ligase III, MRE11, NBS1, PARP1 ou XRCC1 están sobreexpresados (isto ocorre con FEN1 cando o seu promotor é hipometilado[3]) a vía de baixa precisión da MMEJ pode ser favorecida, causando unha taxa maior de mutación e un incremento do risco de cancro.

Os cancros son moi a miúdo deficientes na expresión dun ou máis xenes de reparación do ADN, pero a sobreexpresión dun xene de reparación do ADN é menos usual no cancro. Por exemplo, polo menos 36 encimas de reparación do ADN, cando son mutacionalmente defectuosos en células da liña xerminal, causan un incremento do risco de cancro (síndromes cancerosas hereditarias).[26] De xeito similar, frecuentemente polo menos 12 xenes de reparación do ADN se atopan reprimidos epixeneticamente nalgún ou en varios cancros.[26] Ordinariamente, a expresión deficiente dun encima de reparación do ADN causa un incremento de danos no ADN non reparados, os cales, debido aos erros de replicación (síntese translesión), orixina mutacións e cancro. Porén, a reparación MMEJ mediada por FEN1, Ligase III, MRE1, PARP1, NBS1 e XRCC1 é moi inexacta, de modo que neses casos, é a sobreexpresión en lugar da subexpresión a que conduce ao cancro. Isto está apoiado pola observación de que a redución da reparación por MMEJ mediada por XRCC1 mutaxénico leva a unha redución da progresión do cancro.[23]

NotasEditar

  1. McVey M, Lee SE (2008). "MMEJ repair of double-strand breaks (director's cut): deleted sequences and alternative endings". Trends Genet. 24 (11): 529–38. PMID 18809224. doi:10.1016/j.tig.2008.08.007. 
  2. Sharma S, Javadekar SM, Pandey M, Srivastava M, Kumari R, Raghavan SC (2015). "Homology and enzymatic requirements of microhomology-dependent alternative end joining". Cell Death Dis 6: e1697. PMC 4385936. PMID 25789972. doi:10.1038/cddis.2015.58. 
  3. 3,0 3,1 Singh P, Yang M, Dai H, Yu D, Huang Q, Tan W, Kernstine KH, Lin D, Shen B (2008). "Overexpression and hypomethylation of flap endonuclease 1 gene in breast and other cancers". Mol. Cancer Res. 6 (11): 1710–7. PMC 2948671. PMID 19010819. doi:10.1158/1541-7786.MCR-08-0269. 
  4. Lam JS, Seligson DB, Yu H, Li A, Eeva M, Pantuck AJ, Zeng G, Horvath S, Belldegrun AS (2006). "Flap endonuclease 1 is overexpressed in prostate cancer and is associated with a high Gleason score". BJU Int. 98 (2): 445–51. PMID 16879693. doi:10.1111/j.1464-410X.2006.06224.x. 
  5. Kim JM, Sohn HY, Yoon SY, Oh JH, Yang JO, Kim JH, Song KS, Rho SM, Yoo HS, Yoo HS, Kim YS, Kim JG, Kim NS (2005). "Identification of gastric cancer-related genes using a cDNA microarray containing novel expressed sequence tags expressed in gastric cancer cells". Clin. Cancer Res. 11 (2 Pt 1): 473–82. PMID 15701830. 
  6. Wang K, Xie C, Chen D (2014). "Flap endonuclease 1 is a promising candidate biomarker in gastric cancer and is involved in cell proliferation and apoptosis". Int. J. Mol. Med. 33 (5): 1268–74. PMID 24590400. doi:10.3892/ijmm.2014.1682. 
  7. Krause A, Combaret V, Iacono I, Lacroix B, Compagnon C, Bergeron C, Valsesia-Wittmann S, Leissner P, Mougin B, Puisieux A (2005). "Genome-wide analysis of gene expression in neuroblastomas detected by mass screening". Cancer Lett. 225 (1): 111–20. PMID 15922863. doi:10.1016/j.canlet.2004.10.035. 
  8. Iacobuzio-Donahue CA, Maitra A, Olsen M, Lowe AW, van Heek NT, Rosty C, Walter K, Sato N, Parker A, Ashfaq R, Jaffee E, Ryu B, Jones J, Eshleman JR, Yeo CJ, Cameron JL, Kern SE, Hruban RH, Brown PO, Goggins M (2003). "Exploration of global gene expression patterns in pancreatic adenocarcinoma using cDNA microarrays". Am. J. Pathol. 162 (4): 1151–62. PMC 1851213. PMID 12651607. doi:10.1016/S0002-9440(10)63911-9. 
  9. Nikolova T, Christmann M, Kaina B (2009). "FEN1 is overexpressed in testis, lung and brain tumors". Anticancer Res. 29 (7): 2453–9. PMID 19596913. 
  10. Sallmyr A, Tomkinson AE, Rassool FV (2008). "Up-regulation of WRN and DNA ligase IIIalpha in chronic myeloid leukemia: consequences for the repair of DNA double-strand breaks". Blood 112 (4): 1413–23. PMC 2967309. PMID 18524993. doi:10.1182/blood-2007-07-104257. 
  11. Herrero AB, San Miguel J, Gutierrez NC (2015). "Deregulation of DNA double-strand break repair in multiple myeloma: implications for genome stability". PLoS ONE 10 (3): e0121581. PMC 4366222. PMID 25790254. doi:10.1371/journal.pone.0121581. 
  12. Tobin LA, Robert C, Nagaria P, Chumsri S, Twaddell W, Ioffe OB, Greco GE, Brodie AH, Tomkinson AE, Rassool FV (2012). "Targeting abnormal DNA repair in therapy-resistant breast cancers". Mol. Cancer Res. 10 (1): 96–107. PMC 3319138. PMID 22112941. doi:10.1158/1541-7786.MCR-11-0255. 
  13. Yuan SS, Hou MF, Hsieh YC, Huang CY, Lee YC, Chen YJ, Lo S (2012). "Role of MRE11 in cell proliferation, tumor invasion, and DNA repair in breast cancer". J. Natl. Cancer Inst. 104 (19): 1485–502. PMID 22914783. doi:10.1093/jnci/djs355. 
  14. Berlin A, Lalonde E, Sykes J, Zafarana G, Chu KC, Ramnarine VR, Ishkanian A, Sendorek DH, Pasic I, Lam WL, Jurisica I, van der Kwast T, Milosevic M, Boutros PC, Bristow RG (2014). "NBN gain is predictive for adverse outcome following image-guided radiotherapy for localized prostate cancer". Oncotarget 5 (22): 11081–90. PMC 4294365. PMID 25415046. doi:10.18632/oncotarget.2404. 
  15. Yang MH, Chiang WC, Chou TY, Chang SY, Chen PM, Teng SC, Wu KJ (2006). "Increased NBS1 expression is a marker of aggressive head and neck cancer and overexpression of NBS1 contributes to transformation". Clin. Cancer Res. 12 (2): 507–15. PMID 16428493. doi:10.1158/1078-0432.CCR-05-1231. 
  16. Hsu DS, Chang SY, Liu CJ, Tzeng CH, Wu KJ, Kao JY, Yang MH (2010). "Identification of increased NBS1 expression as a prognostic marker of squamous cell carcinoma of the oral cavity". Cancer Sci. 101 (4): 1029–37. PMID 20175780. doi:10.1111/j.1349-7006.2009.01471.x. 
  17. Muvarak N, Kelley S, Robert C, Baer MR, Perrotti D, Gambacorti-Passerini C, Civin C, Scheibner K, Rassool FV (2015). "c-MYC Generates Repair Errors via Increased Transcription of Alternative-NHEJ Factors, LIG3 and PARP1, in Tyrosine Kinase-Activated Leukemias". Mol. Cancer Res. 13 (4): 699–712. PMC 4398615. PMID 25828893. doi:10.1158/1541-7786.MCR-14-0422. 
  18. Newman EA, Lu F, Bashllari D, Wang L, Opipari AW, Castle VP (2015). "Alternative NHEJ Pathway Components Are Therapeutic Targets in High-Risk Neuroblastoma". Mol. Cancer Res. 13 (3): 470–82. PMID 25563294. doi:10.1158/1541-7786.MCR-14-0337. 
  19. Mego M, Cierna Z, Svetlovska D, Macak D, Machalekova K, Miskovska V, Chovanec M, Usakova V, Obertova J, Babal P, Mardiak J (2013). "PARP expression in germ cell tumours". J. Clin. Pathol. 66 (7): 607–12. PMID 23486608. doi:10.1136/jclinpath-2012-201088. 
  20. Newman RE, Soldatenkov VA, Dritschilo A, Notario V (2002). "Poly(ADP-ribose) polymerase turnover alterations do not contribute to PARP overexpression in Ewing's sarcoma cells". Oncol. Rep. 9 (3): 529–32. PMID 11956622. doi:10.3892/or.9.3.529. 
  21. Kang CH, Jang BG, Kim DW, Chung DH, Kim YT, Jheon S, Sung SW, Kim JH (2010). "The prognostic significance of ERCC1, BRCA1, XRCC1, and betaIII-tubulin expression in patients with non-small cell lung cancer treated by platinum- and taxane-based neoadjuvant chemotherapy and surgical resection". Lung Cancer 68 (3): 478–83. PMID 19683826. doi:10.1016/j.lungcan.2009.07.004. 
  22. Kang CH, Jang BG, Kim DW, Chung DH, Kim YT, Jheon S, Sung SW, Kim JH (2009). "Differences in the expression profiles of excision repair crosscomplementation group 1, x-ray repair crosscomplementation group 1, and betaIII-tubulin between primary non-small cell lung cancer and metastatic lymph nodes and the significance in mid-term survival". J Thorac Oncol 4 (11): 1307–12. PMID 19745766. doi:10.1097/JTO.0b013e3181b9f236. 
  23. 23,0 23,1 Pettan-Brewer C, Morton J, Cullen S, Enns L, Kehrli KR, Sidorova J, Goh J, Coil R, Ladiges WC (2012). "Tumor growth is suppressed in mice expressing a truncated XRCC1 protein". Am J Cancer Res 2 (2): 168–77. PMC 3304571. PMID 22432057. 
  24. 24,0 24,1 Liang L, Deng L, Chen Y, Li GC, Shao C, Tischfield JA (2005). "Modulation of DNA end joining by nuclear proteins". J. Biol. Chem. 280 (36): 31442–9. PMID 16012167. doi:10.1074/jbc.M503776200. 
  25. Ottaviani D, LeCain M, Sheer D (2014). "The role of microhomology in genomic structural variation". Trends Genet. 30 (3): 85–94. PMID 24503142. doi:10.1016/j.tig.2014.01.001. 
  26. 26,0 26,1 Bernstein C, Prasad AR, Nfonsam V, Bernstein H. (2013). DNA Damage, DNA Repair and Cancer, New Research Directions in DNA Repair, Prof. Clark Chen (Ed.), ISBN 978-953-51-1114-6, InTech, http://www.intechopen.com/books/new-research-directions-in-dna-repair/dna-damage-dna-repair-and-cancer

Véxase taménEditar