MLH1 - MLH1

MLH1
Strutture disponibili
PDB Ricerca ortologa: PDBe RCSB
Identificatori
Alias MLH1 , mutL omologo 1, COCA2, FCC2, HNPCC, HNPCC2, hMLH1
ID esterni OMIM : 120436 MGI : 101938 OmoloGene : 208 Schede Genetiche : MLH1
Ortologhi
Specie Umano Topo
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_026810
NM_001324522

RefSeq (proteine)

NP_001311451
NP_081086

Posizione (UCSC) n / A Cr 9: 111.23 – 111.27 Mb
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Wikidata
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L'omologo MutL 1, cancro del colon, non poliposi di tipo 2 (E. coli) è una proteina che nell'uomo è codificata dal gene MLH1 situato sul cromosoma 3 . È un gene comunemente associato al cancro colorettale ereditario non poliposico . Gli ortologhi dell'MLH1 umano sono stati studiati anche in altri organismi tra cui il topo e il lievito in erba Saccharomyces cerevisiae .

Funzione

Questo gene è stato identificato come un locus frequentemente mutato nel cancro del colon ereditario non poliposico . È un omologo umano del gene di riparazione del disadattamento del DNA di E. coli , mutL, che media le interazioni proteina-proteina durante il riconoscimento del disadattamento, la discriminazione del filamento e la rimozione del filamento. I difetti di MLH1 sono associati all'instabilità dei microsatelliti osservata nel cancro del colon ereditario non poliposico. Sono state descritte varianti di trascrizione splicing alternativa codificanti diverse isoforme, ma la loro natura a lunghezza intera non è stata determinata.

Ruolo nella riparazione del disadattamento del DNA

La proteina MLH1 è un componente di un sistema di sette proteine ​​di riparazione del disadattamento del DNA che lavorano in modo coordinato in fasi sequenziali per avviare la riparazione dei disallineamenti del DNA negli esseri umani. I difetti nella riparazione del disadattamento, riscontrati in circa il 13% dei tumori del colon-retto, sono molto più frequentemente dovuti alla carenza di MLH1 rispetto alle carenze di altre proteine ​​di riparazione del disadattamento del DNA. Le sette proteine ​​di riparazione del disadattamento del DNA nell'uomo sono MLH1, MLH3 , MSH2 , MSH3 , MSH6 , PMS1 e PMS2 . Inoltre, ci sono sottopercorsi di riparazione del disadattamento del DNA Exo1 -dipendenti ed Exo1-indipendenti.

I disallineamenti del DNA si verificano quando una base è accoppiata in modo improprio con un'altra base o dove c'è una breve aggiunta o delezione in un filamento di DNA che non è abbinato nell'altro filamento. I disallineamenti si verificano comunemente a causa di errori di replicazione del DNA o durante la ricombinazione genetica. Riconoscere queste discrepanze e ripararle è importante per le cellule perché in caso contrario si verifica l'instabilità dei microsatelliti] e un elevato tasso di mutazione spontanea (fenotipo mutatore). Tra i 20 tumori valutati, il cancro del colon instabile dei microsatelliti (carenza di riparazione del mismatch) ha avuto la seconda più alta frequenza di mutazioni (dopo il melanoma).

Un eterodimero tra MSH2 e MSH6 riconosce prima il disadattamento, sebbene anche un eterodimero tra MSH2 e MSH3 possa avviare il processo. La formazione dell'eterodimero MSH2-MSH6 ospita un secondo eterodimero di MLH1 e PMS2, sebbene un eterodimero tra MLH1 e PMS3 o MLH3 possa sostituire PMS2. Questo complesso proteico formato tra i 2 gruppi di eterodimeri consente l'inizio della riparazione del difetto di mismatch.

Altri prodotti genici coinvolti nella riparazione del disadattamento (successivo all'iniziazione da parte dei geni di riparazione del disadattamento del DMA) includono DNA polimerasi delta , PCNA , RPA , HMGB1 , RFC e DNA ligasi I , oltre a fattori di modifica dell'istone e della cromatina .

Espressione carente nel cancro

Tumori carenti di MLH1
Tipo di cancro Frequenza di carenza nel cancro Frequenza di carenza nel campo adiacente difetto
Stomaco 32% 24%-28%
Stomaco (tumori di tipo foveolare) 74% 71%
Stomaco nella valle del Kashmir ad alta incidenza 73% 20%
Esofageo 73% 27%
Carcinoma a cellule squamose della testa e del collo (HNSCC) 31%-33% 20% -25%
Carcinoma polmonare non a piccole cellule (NSCLC) 69% 72%
Colorettale 10%

Repressione epigenetica

Solo una minoranza di tumori sporadici con un deficit di riparazione del DNA ha una mutazione in un gene di riparazione del DNA. Tuttavia, la maggior parte dei tumori sporadici con un deficit di riparazione del DNA ha una o più alterazioni epigenetiche che riducono o mettono a tacere l'espressione genica di riparazione del DNA. Nella tabella sopra, la maggior parte delle carenze di MLH1 era dovuta alla metilazione della regione del promotore del gene MLH1 . Un altro meccanismo epigenetico che riduce l'espressione di MLH1 è la sovraespressione di miR-155 . MiR-155 mira a MLH1 e MSH2 e nel cancro del colon-retto umano è stata trovata una correlazione inversa tra l'espressione di miR-155 e l'espressione delle proteine ​​MLH1 o MSH2.

Carenza di difetti di campo

Un difetto di campo è un'area o "campo" dell'epitelio che è stato precondizionato da cambiamenti e/o mutazioni epigenetiche in modo da predisporlo allo sviluppo del cancro. Come sottolineato da Rubin, "La stragrande maggioranza degli studi nella ricerca sul cancro è stata condotta su tumori ben definiti in vivo, o su focolai neoplastici discreti in vitro. Eppure ci sono prove che oltre l'80% delle mutazioni somatiche trovate nel mutatore fenotipo i tumori del colon-retto umani si verificano prima dell'inizio dell'espansione clonale terminale". Allo stesso modo, Vogelstein et al. sottolineare che più della metà delle mutazioni somatiche identificate nei tumori si sono verificate in una fase pre-neoplastica (in un difetto di campo), durante la crescita di cellule apparentemente normali.

Nella tabella sopra, sono state notate carenze di MLH1 nei difetti di campo (tessuti istologicamente normali) che circondano la maggior parte dei tumori. Se MLH1 è epigeneticamente ridotto o silenziato, probabilmente non conferirebbe un vantaggio selettivo su una cellula staminale. Tuttavia, l'espressione ridotta o assente di MLH1 causerebbe un aumento dei tassi di mutazione e uno o più geni mutati potrebbero fornire alla cellula un vantaggio selettivo. Il gene MLH1 carente di espressione potrebbe quindi essere trasportato come gene passeggero (autostoppista) selettivamente neutro o solo leggermente deleterio quando la cellula staminale mutata genera un clone espanso. La continua presenza di un clone con un MLH1 epigeneticamente represso continuerebbe a generare ulteriori mutazioni, alcune delle quali potrebbero produrre un tumore.

Repressione in coordinazione con altri geni di riparazione del DNA

In un cancro, si scopre spesso che più geni di riparazione del DNA sono repressi contemporaneamente. In un esempio, che coinvolge MLH1 , Jiang et al. hanno condotto uno studio in cui hanno valutato l'espressione dell'mRNA di 27 geni di riparazione del DNA in 40 astrocitomi rispetto ai normali tessuti cerebrali di individui senza astrocitoma. Tra i 27 geni di riparazione del DNA valutati, 13 geni di riparazione del DNA, MLH1 , MLH3 , MGMT , NTHL1 , OGG1 , SMUG1 , ERCC1 , ERCC2 , ERCC3 , ERCC4 , RAD50 , XRCC4 e XRCC5 erano tutti significativamente sottoregolati (II in tutti e tre i gradi , III e IV) di astrocitomi. La repressione di questi 13 geni negli astrocitomi di grado inferiore e superiore ha suggerito che potrebbero essere importanti nelle fasi precoci e successive dell'astrocitoma. In un altro esempio, Kitajima et al. hanno scoperto che l'immunoreattività per l' espressione di MLH1 e MGMT era strettamente correlata in 135 campioni di cancro gastrico e la perdita di MLH1 e MGMT sembrava essere accelerata in modo sincrono durante la progressione del tumore.

L'espressione carente di più geni di riparazione del DNA si trova spesso nei tumori e può contribuire alle migliaia di mutazioni solitamente riscontrate nei tumori (vedi Frequenze di mutazione nei tumori ).

Meiosi

Oltre al suo ruolo nel DNA mismatch repair, proteina MLH1 è anche coinvolto nella meiotica crossing over . MLH1 forma un eterodimero con MLH3 che sembra essere necessario affinché gli ovociti progrediscano attraverso la metafase II della meiosi . I topi mutanti MLH1 (-/-) femmine e maschi sono sterili e la sterilità è associata a un livello ridotto di chiasmi . Durante la spermatogenesi nei topi mutanti MLH1 (-/-) i cromosomi spesso si separano prematuramente e si verifica un arresto frequente nella prima divisione della meiosi. Negli esseri umani, una variante comune del gene MLH1 è associata ad un aumento del rischio di danno spermatico e infertilità maschile.

Un modello attuale di ricombinazione meiotica, iniziata da una rottura o interruzione del doppio filamento, seguita dall'accoppiamento con un cromosoma omologo e dall'invasione del filamento per avviare il processo di riparazione ricombinante. La riparazione del gap può portare a crossover (CO) o non crossover (NCO) delle regioni fiancheggianti. Si pensa che la ricombinazione di CO avvenga secondo il modello Double Holliday Junction (DHJ), illustrato a destra, sopra. Si pensa che i ricombinanti NCO si verifichino principalmente dal modello Synthesis Dependent Strand Annealing (SDSA), illustrato a sinistra, sopra. La maggior parte degli eventi di ricombinazione sembra essere di tipo SDSA.

La proteina MLH1 sembra localizzarsi in siti di crossing over nei cromosomi meiotici. La ricombinazione durante la meiosi è spesso avviata da una rottura del doppio filamento del DNA (DSB) come illustrato nel diagramma allegato. Durante la ricombinazione, le sezioni di DNA alle estremità 5' della rottura vengono tagliate via in un processo chiamato resezione . Nella fase di invasione del filamento che segue, un'estremità 3' sporgente della molecola di DNA rotta "invade" quindi il DNA di un cromosoma omologo che non è rotto formando un anello di spostamento ( D-loop ). Dopo l'invasione del filamento, l'ulteriore sequenza di eventi può seguire uno dei due percorsi principali che portano a un ricombinante crossover (CO) o non crossover (NCO) (vedi Ricombinazione genetica ). Il percorso che porta a un CO coinvolge un intermedio a doppia giunzione di Holliday (DHJ). Le giunzioni di Holliday devono essere risolte per completare la ricombinazione di CO.

Nel lievito in erba Saccharomyces cerevisiae , come nel topo, MLH1 forma un eterodimero con MLH3. La CO meiotica richiede la risoluzione delle giunzioni di Holliday attraverso le azioni dell'eterodimero MLH1-MLH3 . L' eterodimero MLH1-MLH3 è un'endonucleasi che produce rotture a filamento singolo nel DNA a doppio filamento superavvolto. MLH1-MLH3 si lega specificamente alle giunzioni di Holliday e può agire come parte di un complesso più ampio per elaborare le giunzioni di Holliday durante la meiosi . L'eterodimero MLH1-MLH3 (MutL gamma) insieme a EXO1 e Sgs1 ( ortholog of Bloom sindrome elicasi ) definiscono una via di risoluzione molecolare congiunta che produce la maggior parte dei crossover nel lievito in erba e, per deduzione, nei mammiferi.

Significato clinico

Può anche essere associato alla sindrome di Turcot .

Interazioni

MLH1 ha dimostrato di interagire con:

Guarda anche

Riferimenti

Ulteriori letture

link esterno