MLH1

A proteína MLH1 ou MutL homólogo 1, cancro de colon, non poliposo tipo 2 (E. coli) é unha proteína que nos humanos está codificada no xene MLH1 localizado no cromosoma 3. Este xene é asociado comunmente co cancro colorrectal non poliposo hereditario. Atopáronse ortólogos da MLH1 humana noutros organismos incluíndo o rato e o lévedo Saccharomyces cerevisiae.

 Función 

Este xene foi identificado como un locus que frecuentemente está mutado en cancro de colon non poliposo hereditario. É un homólogo humano do xene de reparación de discordancias no ADN de E. coli mutL, o cal é un mediador nas interaccións proteína-proteína durante o recoñecemento de discordancias no ADN, a discriminación entre febras do ADN, e a eliminación de febras. Os defectos no MLH1 están asociados coa inestabilidade microsatélite observada no cancro de colon non poliposo hereditario. Describíronse variantes de transcrición de empalme alternativo que codifican diferentes isoformas, mais non se determinaron as súas lonxitudes completas.

 Papel na reparación de discordancias no ADN 

A proteína MLH1 é un dos compoñentes dun sistema de sete proteínas de reparación de discordancias no ADN (MMR, mismatch repair) que funcionan coordinadamente en pasos secuenciais para iniciar a reparación de discordancias no ADN en humanos. Os defectos na reparación de discordancias, que se atoparon nun 13% de cancros colorrectais, son moito máis frecuentes debido a deficiencias de MLH1 que debido a deficiencias noutras proteínas da reparación de discordancias. As sete proteínas MMR en humanos son MLH1, MLH3, MSH2, MSH3, MSH6, PMS1 e PMS2. Ademais, hai subvías de reparación de discordancias dependentes de Exo1 e independentes de Exo1.

As discordancias no ADN ocorren cando unha base está incorrectamente apareada con outra base, ou cando se produce unha curta adición ou deleción nunha febra do ADN que non é concordante coa outra febra. As discordancias ocorren comunmente como resultado de erros na replicación do ADN ou durante a recombinación xenética. O recoñecemeto destas discordancias e a súa reparación é importante para as células porque de non facerse orixínase inestabilidade de microsatélite (MSI) e unha taxa de mutación elevada espontánea (fenotipo mutador). Entre 20 cancros avaliados, o cancro de colon de microsatélite inestable (reparación de discordancias deficiente) tiña a segunda frecuencia máis alta de mutacións (despois da do melanoma).

Un heterodímero entre MSH2 e MSH6 recoñece primeiro a discordancia, aínda que un heterodímero entre MSH2 e MSH3 tamén pode dar inicio a este proceso. A formación do heterodímero MSH2-MSH6 acomoda un segundo heterodímero de MLH1 e PMS2, aínda que un heterodímero entre MLH1 e ou ben PMS3 ou ben MLH3 pode substituír a PMS2. Este complexo proteico formado entre os dous conxuntos de heterodímeros permite a iniciación da reparación do defecto de discordancia.

Outros produtos xénicos implicados na reparación de discordancias (despois da iniciación por xenes de reparación de discordancias) inclúen a ADN polimerase delta, o PCNA, RPA, a HMGB1, o RFC e a ADN ligase I, e tamén factores que modifican as histonas e a cromatina.

 Expresión deficiente no cancro 
+Cancros deficientes en MLH1Tipo de cancroFrecuencia da deficiencia no cancroFrequencia da deficiencia en defectos de campo adxacentesde estómago32%24%-28%de estómago (tumores de tipo foveolar)74%71%de estómago con alta incidencia no Val de Caxemira73%20%esofáxico73%27%carcinoma de células escamosas de cabeza e pescozo31%-33%20%-25%cancro de pulmón de células non pequenas69%72%colorrectal10%

 Represión epixenética 

Só unha minoría dos cancros esporádicos con deficiencias na reparación do ADN teñen unha mutación nun xene para a reparación do ADN.  Porén, a maioría dos cancros esporádicos con dita deficiencia presentan unha ou varias alteracións epixenéticas que reducen ou silencian a expresión de xenes para a reparación do ADN. Na táboa de arriba, a maioría das deficiencias na proteína MLH1 eran debidas á metilación da rexión promotora do xene MLH1. Outro mecanismo epixenético que reduce a expresión de MLH1 é a sobreexpresión do microARN miR-155. O miR-155 ten como diana a MLH1 e MSH2 e hai unha correlación inversa entre a expresión de miR-155 e a expresión das proteínas MLH1 ou MSH2 no cancro colorrectal humano.

 Deficiencia en defectos de campo 

Un defecto de campo é unha área ou "campo" do epitelio que foi precondicionada por cambios epixenéticos ou por mutacións de maneira que predispón a que se desenvolva alí un cancro. Como indicou Rubin, "A gran maioría dos estudos en investigación do cancro fixéronse en tumores ben definidos in vivo, ou en focos neoplásicos discretos in vitro. Porén, hai evidencias de que máis do 80% das mutacións somáticas que se encontran en tumores colorrectais humanos de fenotipo mutador ocorren antes do comezo da expansión clonal terminal." De xeito similar, Vogelstein et al. sinalaron que máis da metade das mutacións somáticas identificadas en tumores ocorreron nunha fase preneoplástica (nun defecto de campo), durante o crecemento de células aparentemente normais.

Na táboa de arriba, atopáronse deficiencias en MLH1 nos defectos de campo (tecidos histoloxicamente normais) que rodean a maioría dos cancros. Se MLH1 é reducida ou silenciada epixeneticamente, probablemente non conferirá unha vantaxe selectiva para unha célula nai. Porén, a expresión reducida ou ausente de MLH1 causa un incremento das taxas de mutación e un ou varios dos xenes mutados poden proporcionar á célula unha vantaxe selectiva. O xene MLH1 con expresión deficiente podería despois ser portado como un xene pasaxeiro (autostopista) neutro selectivamente ou só lixeiramente deletéreo cando a célula nai mutada xerase un clon expandido. A presenza continua dun clon cun xene MLH1 reprimido epixeneticamente continuaría xerando máis mutacións, algunhas das cales poderían producir un tumor.

 Represión en coordinación con outros xenes de reparación do ADN 

Nun cancro, atópase con frecuencia que moitos xenes de reparación do ADN están reprimidos simultaneamente. Nun exemplo investigado, que implicaba a MLH1, Jiang et al. realizaron un estudo no que avaliaron a expresión do ARNm de 27 xenes de reparación do ADN en 40 astrocitomas e comparáronos con tecidos cerebrais normais de individuos sen astrocitoma. Entre os xenes de reparación do ADN avaliados, 13 xenes de reparación do ADN, que eran: MLH1, MLH3, MGMT, NTHL1, OGG1, SMUG1, ERCC1, ERCC2, ERCC3, ERCC4,  RAD50, XRCC4 e XRCC5, estaban significativamente regulados á baixa en tres graos (II, III e IV) dos astrocitomas. A represión destes 13 xenes en astrocitomas de baixo e alto grao suxeriu que poden ser importantes nos astrocitomas en estadio inicial ou avanzado. Noutro exemplo, Kitajima et al. atoparon que a inmunorreactividade para a expresión de MLH1 e MGMT estaba estreitamente correlacionada en 135 espécimes de cancro gástrico e a perda de MLH1 e MGMT parecía ser acelerada sincronicamente durante a progresión do tumor.

Por tanto, a expresión deficiente de moitos xenes de reparación do ADN atópase frecuentemente en cancros, e pode contribuír a que se produzan as miles e mutacións que se encontran usualmente en cancros.

 Meiose 

Ademais do seu papel na reparación de discordancias no ADN, a proteína MLH1 tamén está implicada no sobrecruzamento cromosómico meiótico. A MLH1 forma un heterodímero con MLH3 que parece ser necesario para que os ovocitos progresen a partir da metafase II da meiose. Os ratos mutantes machos e femias MLH1(-/-) son estériles, e a esterilidade está asociada cun nivel reducido de quiasmas. Durante a espermatoxénese en ratos mutantes MLH1(-/-) os cromosomas a miúdo sepáranse prematuramente e é frecuente que se deteñan na primeira división meiótica. En humanos, unha variante común do xene MLH1 está asociada cun incrementodo risco de que haxa danos nos espermatozoides e infertilidade masculina.

miniatura|400px|Modelo actual da recombinación meiótica, iniciada por unha rotura de dobre febra no ADN ou oco (gap), seguida do apareamento cun cromosoma homólogo e invasión de febra para iniciar o proceso de reparación recombinacional. A reparación do oco pode orixinar sobrecruzamento ou non das rexións que o flanquean. A recombinaciónn con sobrecruzamento pénsase que ocorre polo modelo de Unión de Holliday Dobre (DHJ, Double Holliday Junction), ilustrado arriba á dereita. Os recombinantes sen sobrecruzamento crese que se orixinan principalmente polo modelo de Annealing de Febra Dependente de Síntese (SDSA, Synthesis Dependent Strand Annealing), ilustrado arriba á esquerda. A maioría dos eventos de recombinación parecen ser de tipo SDSA.

A proteína MLH1 parece localizarse en sitios de sobrecruzamento en cromosomas meióticos. A recombinación durante a meiose a miúdo iníciase por unha rotura de dobre febra no ADN como se ilustra no diagrama desta sección. Durante a recombinación, seccións do ADN nos extremos 5' da rotura son cortados e eliminados nun proceso chamado resección. No paso da invasión de febra que vén despois, un extremo 3' que sobresae da molécula de ADN rota "invade" o ADN dun cromosoma homólogo que non está roto formando un bucle de desprazamento ou bucle D. Despois da invasión de febra, a seguinte secuencia de aconecementos pode seguir dúas vías que conducen a que se forme un recombinante con sobrecruzamento ou sen sobrecruzamento (ver recombinación xenética). A vía que conduce ao sobrecruzamento implica un intermediario de unión de Holliday dobre. As unións de Holliday deben ser resoltas para que se complete a recombinación con sobrecruzamento.

No lévedo Saccharomyces cerevisiae, igual que no rato, a proteína MLH1 forma un heterodímero con MLH3. O sobrecruzamento meiótico require a resolución das unións de Holliday por medio da acción do heterodímero MLH1-MLH3. O heterodímero MLH1-MLH3 é unha endonuclease que crea roturas dunha soa febra en ADN bicatenario superenrolado. MLH1-MLH3 únense especificamente ás unións de Holliday e poden actuar como parte dun longo complexo para procesar as unións de Holliday durante a meiose. O heterodímero MLH1-MLH3 (MutL gamma) xunto con EXO1 e Sgs1 (ortólogo da helicase da síndrome de Bloom) definen unha vía que produce a maioría dos sobrecruzamentos no lévedo de xemación e, por inferencia, en mamíferos.

 Importancia clínica 

Pode tamén asociarse coa síndrome de Turcot.

 Interaccións 

A MLH1 presenta interaccións con:
 Proteína da síndrome de Bloom (BSP) 
 Exonuclease 1, 
 MBD4,
 MSH4, 
 Myc, e
 PMS2.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Reparación de discordancias no ADN#MutH

 Bibliografía 








 Ligazóns externas 
 FAQs on HNPCC do National Institute of Health de EUA
  GeneReviews/NCBI/NIH/UW entrada sobre a síndrome de Lynch


Categoría:Proteínas