PMS2

A proteína PMS2 ou endonuclease de reparación de discordancias PMS2 é un encima que nos humanos está codificado no xene PMS2 do cromosoma 7. Intervén na reparación do ADN.

 Función 

Este xene forma parte da familia de xenes PMS2, que se encontran agrupados no cromosoma 7. Os xenes relacionados con PMS2 humanos están localizados nas bandas 7p12, 7p13, 7q11 e 7q22. Os exóns do 1 ao 5 destes homólogos comparten un alto grao de identidade co PMS2 humano. O produto deste xenes está implicado na reparación de discordancias do ADN. A proteína PMS2 forma un heterodímero con MLH1 e este complexo interacciona co MSH2 unido ás bases mal apareadas. Os defectos neste xenes están asociados co cancro colorrectal non poliposo hereditario, coa síndrome de Turcot e son unha causa de tumores neuroectodérmicos primitivos supratentoriais. Detectáronse variantes de empalme.

 Reparación de discordancias e actividade de endonuclease 

A PMS2 intervén na reparación de discordancias no ADN e sábese que ten unha actividade latente de endonuclease que depende da integridade do motivo de meta-unión en homólogos MutL. Como endonuclease, PMS2 crea amosegas en febras de ADN descontinuas.

 Interaccións 

PMS2 presenta interaccións coa proteína MLH1 ao formar con ela o heterodímero MutLα. Hai unha competencia entre MLH3, PMS1 e PMS2 polo dominio interaccionante de MLH1, que está localizado nos residuos 492-742.

Os dominios interaccionantes de PMS2 teñen repeticións de héptada que son características das proteínas con cremalleira de leucina. MLH1 interacciona con PMS2 nos residuos 506-756.

Os heterodímeros MutS, que son MutSα e MutSβ, asócianse con MutLα ao unirse á discordancia de bases. Crese que MutLα se une ao paso de recoñecemento de discordancias doutros procesos, como son: eliminación de discordancias da febra nova de ADN, resíntese de ADN degradado, e reparación da amosega no ADN. MutLα ten unha feble actividade de ATPase e tamén posúe actividade de endonuclease que introduce amosegas na febra descontinua do ADN. Isto facilita a degradación de 5' a 3' da febra de ADN mal apareada por parte de EXO1. O sitio activo de MutLα está localizado na subunidade PMS2. PMS1 e PMS2 compiten por interaccionar con MLH1. As proteínas do interactoma de PMS2 foron identificadas por purificación por afinidade en tándem.

A PMS2 humana exprésase a moi baixo nivel e non se pensa que sexa fortemente regulada no ciclo celular.

 Interaccións con p53 e p73 

PMS2 tamén interacciona con p53 e p73. En ausencia de p53, as células deficientes en PMS2 e as proficientes en PMS2 aínda poden deter o ciclo celular no punto de control G2/M cando son tratadas con cisplatino. As células que son deficientes en p53 e PMS2, mostran un incremento da sensibilidade a axentes anticanceríxenos. PMS2 é un mediador protector da supervivencia celular en células deficientes en p53 e modula as vías de resposta a danos no ADN protectoras independentemente de p53. PMS2 e MLH1 poden protexer as células da morte celular ao contrarrestaren a apoptose mediada por p73 de maneira dependente da reparación de discordancias.

PMS2 pode interaccionar con p73 para potenciar a apoptose inducida polo cisplatino ao estabilizar p73. O cisplatino estimula a interacción entre PMS2 e p73, que depende de c-Abl. O complexo MutLα pode funcionar como un adaptador para traer p73 ao sitio do ADN danado e tamén actúa como activador de p73, debido á presenza de PMS2. É tamén posible que o PMS2 sobreexpresado estimule a apoptose en ausencia de MLH1 e en presenza de p73 e cisplatino debido ás accións estabilizantes de PMS2 sobre p73. Nos danos ao ADN, p53 induce a detención do ciclo celular por medio da vía p21/WAF e inicia a reparación por expresión de MLH1 e PMS2. O complexo MSH1/PMS2 actúa como un sensor da medida dos danos no ADN, e inicia a apoptose ao estabilizar p73 se o dano non se pode reparar. A perda de PMS2 non sempre conduce á inestabilidade de MLH1, xa que pode tamén formar complexos con MLH3 e PMS1.

 Importancia clínica 

 Mutacións 

PMS2 é un xene que codifica proteínas de reparación do ADN implicadas na reparación de discordancias. O xene PMS2 está localizado na banda 7p22 do cromosoma 7 e consta de 15 exóns. O exón 11 do xene PMS2 ten unha repetición codificada de oito adenosinas.

As mutacións na liña xerminal heterocigotas en xenes de reparación de discordancias no ADN como PMS2 orixinan a síndrome de Lynch autosómica dominante. Só o 2% das familias que teñen síndrome de Lynch teñen mutacións no xene PMS2. A idade dos pacientes cando se lles manifesta a síndrome de Lynch asociada a PMS2 varía moito, e vai dos 23 aos 77 anos.

En raros casos, a causa desta síndrome pode ser un defecto homocigótico. En tales casos un neno herda a mutación xénica de ambos os proxenitores e a condición chámase síndrome de Turcot ou deficiencia en MMR constitucional (CMMR-D). Ata o ano 2011, informouse de 36 pacientes con tumores cerebrais debidos a mutacións na liña xerminal de PMS2 bialélicas. A herdanza da síndrome de Turcot pode ser dominante ou recesiva. A herdanza recesiva da síndrome de Turcot está causada por mutacións heterocigotas compostas en PMS2. 31 dun total de 57 familias con CMMR-D tiñan mutacións de PMS2 na liña xerminal. 19 dun total de 60 casos de portadores de mutacións en PMS2 homocigotas ou heterocigotas compostas tiñan cancro gastrointestinal ou adenomas como primeira manifestación de CMMR-D. A presenza de pseudoxenes pode causar confusión cando se trata de identificar mutacións en PMS2, o que pode facer chegar á conclusión de falsos positivos sobre a presenza de PMS2 mutado.

 Deficiencia e sobreexpresión 

A sobreexpresión de PMS2 ten como resultado hipermutabilidade e tolerancia aos danos no ADN. A deficiencia en PMS2 tamén contribúe á inestabilidade xenética ao permitir que a mutación se propague debido á función de MMR reducida. Os ratos PMS2-/- desenvolven linfomas e sarcomas. Os ratos machos PMS2-/- son estériles, o que indica que PMS2 pode ter un papel na espermatoxénese.

 Papel no colon normal 
miniatura|500px|Cortes secuenciais da mesma cripta do colon con tinguidura inmunohistoquímica (marrón) mostrando unha expresión alta normal das proteínas de reparación do ADN PMS2 (A), ERCC1 (B) e ERCC4 (XPF) (C). Esta cripta procede da biopsia dun paciente masculino de 58 anos que nunca tivo unha neoplasia de colon e a cripta ten unha alta expresión destas proteínas de reparación do ADN nos núcleos das células absorbentes na maioría ds criptas. Nótese que a expresión de PMS2 e ERCC4 (XPF) (nos paneis A e C) está reducida ou ausente nos núcleos de células na parte superior da cripta e dentro da superficie do lume do colo entre as criptas. A imaxe orixinal tamén foi publicada.

PMS2 xeralmente exprésase a alto nivel nos núcleos celulares dos enterocitos (células absorbentes) das criptas do colon que tapizan a superficie interna do colon (ver imaxe, panel A). A reparación do ADN, que implica unha alta expresión das proteínas PMS2, ERCC1 e ERCC4 (XPF), parece ser moi activa nas criptas do colon no epitelio de colon normal, non neoplástico. No caso de PMS2, o nivel de expresión no epitelio de colon normal é alto no 77% a 100% das criptas.

As células orixínanse na base das criptas e migran cara a arriba ao longo do eixe da cripta antes de acabar desprendéndose no lume do colon días despois. Hai 5 ou 6 células nai na base das criptas. Hai uns 10 millóns de criptas ao longo da superficie interna dun colon humano medio. Se as células nai na base da cripta expresan ERCC4 (XPF), xeralmente todos os miles de células da cripta expresan tamén ERCC4 (XPF). Isto vén indicado pola cor marrón que se ve por inmunomarcaxe de ERCC4 (XPF) en case todas as células da cripta no panel C da imaxe deste corte. Unha expresión similar de PMS2 e ERCC1 ocorre nas miles de células de cada cripta de colon normal.

O corte histolóxico da imaxe que se mostra aquí foi tamén contratinguido con hematoxilina para que se tinga o ADN dos núcleos de cor gris azulado. Os núcleos das células na lámina propia, que son células que están debaixo e rodeadas de criptas epiteliais, mostran intensamente a cor gris azulada que lle dá a hematoxilina e presentan pouca expresión de PMS2, ERCC1 ou ERCC4 (XPF). Ademais, as células na parte máis superior das criptas tinguidas para PMS2 (panel A) ou ERCC4 (XPF) (panel C) teñen baixos niveis destas proteínas reparadoras do ADN, polo que estas células mostran tamén a tinguidura gris azulada do ADN.

 Cancro de colon 

Un 88% das células de orixe epitelial en cancros de colon, e un 50% das criptas de colon do epitelio a unha distancia de 10 cm arredor dos cancros (nos defectos de campo a partir dos cales probablemente se orixinan os cancros) teñen unha expresión de PMS2 reducida ou ausente.

As deficiencias en PMS2 no epitelio do colon parecen deberse principalmente a represión epixenética. En tumores clasificados como deficientes ou carentes na reparación de discordancias, na súa maioría teñen unha expresión de PMS2 deficiente debido á falta da proteína coa que se asocia, MLH1. Pairing of PMS2 with MLH1 stabilizes. Comprobouse que a perda de MLH1 en cancros esporádicos debíase a silenciamento epixenetico causado por metilación do promotor en 65 de 66 casos. En 16 cancros Pms2 era deficiente incluso cando había expresión de MLH1. Destes 16 casos, non se determinou ningunha causa para 10 deles, pero en 6 atopouse unha mutación na liña xerminal heterocigota en Pms2, seguida da probable perda de heterocigose no tumor. Así, só 6 dun total de 119 tumores que carecían de expresión de Pms2 (5%) eran debidos a unha mutación en PMS2.

 Coordinación con ERCC1 e ERCC4 (XPF) 
miniatura|500px|Cortes secuenciais dun segmento de epitelio de colon preto dun cancro colorrectal mostrando unha expresión reducida ou ausente de PMS2 (A), ERCC1 (B) e ERCC4 (C) nas criptas de colon. Este segmento de tecido procede dunha área histoloxicamente normal dunha resección de colon dun paciente masculino que tiña un adenocarcinoma no colon sigmoide. Para PMS2 (A), hai ausencia de expresión nos núcleos celulares do corpo das criptas, no colo das criptas e na superficie luminal do colon en todas as células epiteliais. Para ERCC1 (B), hai unha redución da expresión na maioría dos núcleos das células das criptas, pero obsérvase unha alta expresión nos núcleos celulares no colo das criptas e na superficie luminal do colon adxacente. Para ERCC4 (XPF) (C), hai unha ausencia de expresión na maioría dos núcleos celulares das criptas e no lume do colon nesta área do tecido, pero unha expresión detectable no colo dalgunhas criptas. A redución ou ausencia de expresión destes xenes de reparción do ADN neste tecido parece deberse a unha represión epixenética. A imaxe orixinal foi tamén publicada.

Cando PMS2 está reducida nas criptas do colon nun defecto de campo, isto está xeralmente asociado tamén cunha expresión reducida dos encimas de reparación do ADN ERCC1 e ERCC4 (XPF) (ver imaxes desta sección). Unha deficiencia en ERCC1 ou ERCC4 (XPF) causa unha acumulación de danos no ADN. Ese exceso de danos adoita conducir á apoptose. Porén, un defectoengadido en PMS2 pode inhibir esta apoptose. Así, unha deficiencia engadida en PMS2 probablemente sería seleccionada favorablemente nunha situación de incrementos de danos no ADN cando ERCC1 ou ERCC4 (XPF) son deficientes. Cando as células de ovario de hámster chinés deficientes para ERCC1 foron sometidas repetidamente a danos no ADN, de cinco clons derivados das células superviventes, tres tiñan mutacións en Pms2.

 Progresión ao cancro de colon 

As células de ovario de hámster chinés dobres mutantes para ERCC1 e PMS2, cando son expostas a luz ultravioleta (un axente que causa danos no ADN), mostran unha frecuencia de mutación multiplicada por 7375 en comparación co tipo silvestre, e multiplicada por 967 en comparación con células só defectivas para ERCC1. Así, a deficiencia das células de colon para ERCC1 e PMS2 causa inestabilidade xenómica. Unha situación xeneticamente inestable similar espérase en células dobremente defectivas para PMS2 e ERCC4 (XPF). Esta inestabilidade probablemente potencia a progresión ao cancro de colon ao causar un fenotipo mutante, e explica a presenza de células con dobre deficiencia en PMS2 e ERCC1 (ou PMS2 e ERCC4 (XPF)) en defectos de campo asociados co cancro de colon. Como indicaron Harper e Elledge, os defectos na capacidade de responder axeitadamente e reparar os danos no ADN subxacen en moitas formas de cancro.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Ligazóns externas 
 FAQs on HNPCC from the National Institute of Health
  GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Lynch syndrome

Categoría:Proteínas
Categoría:Reparación do ADN