BRCA1

**Protein osjetljivosti na rak dojke tip 1** je protein koji je kod ljudi kodiran genom **BRCA1**. Ortolozi su česti kod drugih kičmenjačkih vrsta, dok genomi beskičmenjaka mogu imati srodni gen. *BRCA1* je ljudski gen supresije tumora  (poznat i kao domarski gen) i odgovoran je za popravak DNK.

BRCA1 i BRCA2 su nepovezani proteini, ali oba se normalno eksprimiraju u ćelijama dojke i drugom tkivu, gdje pomažu u popravljanju oštećene DNK ili uništavanju ćelija, ako DNK nije moguće popraviti. Oni su uključeni u popravak hromosomskog oštećenja s važnom ulogom u nepogrešivim popravcima prekida dvolančana DNK. Ako su BRCA1 ili BRCA2 sami oštećeni BRCA mutacijom, oštećena DNK se ne popravlja pravilno, a to povećava rizik za rak dojke. *BRCA1* i *BRCA2* opisani su kao "geni osjetljivosti na rak dojke" i "proteini osjetljivosti na rak dojke". Prevladavajući alel ima normalnu funkciju supresije tumora, dok mutacije s visokom penetrabilnošću u ovim genima uzrokuju gubitak funkcije supresije tumora, što korelira s povećanim rizikom od raka dojke.

BRCA1 se kombinira s drugim supresorima tumora, senzorima oštećenja DNK i pretvaračima signala da bi stvorio veliki kompleks multijedinica proteina poznat kao BRCA1-asocirani kompleks za nadzor genoma (BASC).

Metodi za ispitivanje vjerovatnoće pacijenta sa mutacijama u *BRCA1* i *BRCA2* koje uzrokuju rak obuhvaćene su patentima u vlasništvu ili pod kontrolom *Myriad Genetics*. Myriadov poslovni model nuđenja dijagnostičkog testa vodio je isključivo od toga da je 1994. bio *startup* kompanija, koja je bila javna kompanija sa 1.200 zaposlenih i oko 500 miliona dolara godišnjeg prihoda u 2012.; to je također dovelo do kontroverze oko visokih cijena i nemogućnosti dobivanja drugih mišljenja od drugih dijagnostičkih laboratorija, što je zauzvrat dovelo do značajne tužbe *Udruženja za molekulsku patologiju* protiv *Association for Molecular Pathology v. Myriad Genetics*.

## Otkriće 
Prve dokaze o postojanju gena koji kodira enzim za obnavljanje DNK, uključenog u osjetljivost na rak dojke pružio je laboratorij Mary-Claire King na *University of California, Berkeley*, 1990. Četiri godine kasnije, nakon međunarodne utrke za pronalaženje, gen su 1994. godine klonirali naučnici sa Univerziteta u Utahu, Nacionalnog instituta za nauke o zdravlju i životnoj sredini (NIEHS) i *Myriad Genetics*.

## Lokacija gena 
Ljudski gen *BRCA1* nalazi se na dugom (q) kraku hromosoma 17 u području 2, opseg 1, između baznih parova 41,196.312 i 41,277.500 (Build GRCh37/hg19)Nacionalni centar za biotehnološke informacije, SAD, Nacionalna biblioteka za medicinu i  EntrezGene imaju referentne informacije za BRCA1 raka dojke 1, rani početak (Homo sapiens). Ortolozi *BRCA1* identificirani su u većini kičmenjaka za koje su dostupni kompletni podaci o genomu.
* Cinkov prst, tip C3HC4 (RING-ov prst)
* BRCA1 C Terminus (BRCT) domain
Ovaj protein takođe sadrži motive signala jedarne lokalizacije i signala jedarnog eksporta.

Ljudski BRCA1 protein sastoji se od četiri glavna proteinska domena; Znf C3HC4- RING domen, domen BRCA1 i dva BRCT domena. Ovi domeni kodiraju približno 27% BRCA1 proteina. Poznato je šest izoformi BRCA1, sa izoformama 1 i 2 koje sadrže po 1.863 aminokiseline.

BRCA1 nije povezan sa BRCA2, tj. oni nisu homolozi ili paralozi.]]

## Funkcija i mehanizam 
BRCA1 je dio kompleksa koji popravlja dvostruke niti u DNK. Lanci dvostruke zavojnice DNK neprekidno se lome jer se oštećuju. Ponekad je oštećen samo jedan polulanac, ponekad se oba prekidaju istovremeno. Sredstva za umrežavanje DNK važan su izvor oštećenja hromosoma/DNK. Dvolančane pukotine nastaju kao međuprodukti nakon uklanjanja umrežavanja i zaista su identificirane bialelne mutacije u * BRCA1*, odgovorne za Fanconijevu anemiju, komplementacijsku skupinu S, genetiku bolest povezanu sa preosjetljivošću na agense za umrežavanje DNK. BRCA1 je dio proteinskog kompleksa koji popravlja DNK kad su oštećene obje niti. Kada se to dogodi, mehanizam za popravak teško može "znati" kako zamijeniti ispravnom sekvencom DNK, a postoji više načina za pokušaj popravka. Dvolančani mehanizam za popravak u kojem sudjeluje BRCA1 je homologmo usmjereni popravak, gdje popravni proteini kopiraju identičnu sekvencu iz netaknute sestrinske hromatide.

U jedru mnogih tipova normalnih ćelija, protein BRCA1 tokom popravljanja dvonitnih preloma DNK komunicira sa RAD51. Ti prekidi mogu biti uzrokovani prirodnim zračenjem ili drugim izlaganjem, ali se mogu dogoditi i kada hromosom razmijeni genetički materijal (homologna rekombinacija, npr."krosing-over" tokom mejoze). Protein BRCA2, koji ima funkciju sličnu funkciji BRCA1, također djeluje s proteinom RAD51. Utičući na sanaciju oštećenja DNK, ova tri proteina imaju ulogu u održavanju stabilnosti ljudskog genoma.

BRCA1 je također uključen u drugi tip popravke DNK, zvani popravak neusklađenosti. BRCA1 stupa u interakciju s proteinom za popravak neusklađenosti DNK MSH2. Objavljeno je da su MSH2, MSH6, PARP i neki drugi proteini koji su uključeni u popravak jednog lanca povišeni u tumorima dojke s nedostatkom BRCA1.

Protein zvani valozin-sadržavajući protein (VCP, poznat i kao p97) ima ulogu u regrutaciji BRCA1 na oštećena mjesta DNK. Nakon ionizujućeg zračenja, VCP se regrutuje u lezije DNK i sudjeluje sa ubikvitin-ligazom RNF8, kako bi se orkestrirao sklop signalnih kompleksa za efikasnu popravku DSB. BRCA1 komunicira sa VCP. BRCA1 također komunicira i s c-Myc i drugim proteinima koji su presudni za održavanje stabilnosti genoma.

BRCA1 se izravno veže za DNK, sa većim afinitetom za razgranate DNA strukture. Ova sposobnost vezanja za DNK doprinosi njenoj sposobnosti da inhibira aktivnost kompleksa nukleaza MRN, kao i aktivnost same nukleaze Mre11. Ovo može objasniti ulogu BRCA1 u podsticanju popravka DNK manje vjernosti pomoću nehomolognog spajanja krajeva (NHEJ). BRCA1 se također kolokalizira sa γ-H2AX (histon H2AX fosforiliran na serinu-139) u žarištima popravljanja dvostrukih lanaca DNK, što ukazuje da može imati ulogu u regrutovanju faktora popravka.

Formaldehid i acetaldehid uobičajeni su izvori poprečnih prekida DNK, često zahtijevajući popravke posredovane putem BRCA1, koji sadrži puteve.

Ova funkcija popravljanja DNK je ključna; miševi sa mutacijama gubitka funkcije u oba BRCA1 alela nisu održivi, a od 2015. godine poznato je da samo dvije odrasle osobe imaju takve mutacije; obje su imale urođene ili razvojne probleme, kao i kancer. Pretpostavljalo se da je jedna preživjela u odrasloj dobi, jer je jedna od mutacija BRCA1 bila hipomorfna.

### Transkripcija 
Pokazano je da BRCA1 ko-pročišćava s ljudskom RNK-polimerazom II, holoenzimom u ekstraktima HeLa, implicirajući da je komponenta holoenzima. Kasnija istraživanja, međutim, proturječila su ovoj pretpostavci, umjesto da su pokazala da je dominantni kompleks koji uključuje BRCA1 u HeLa ćelijama kompleks od dva megadaltona koji sadrži SWI/SNF. SWI / SNF je kompleks za remodeliranje hromatina. Pokazalo se da vještačko vezivanje BRCA1 za hromatin ne kondenzira heterokromatin, iako domen interakcije SWI / SNF nije bilo potreban za ovu ulogu.

Ove mutacije mogu biti promjene na jednom ili malom broju baznih parova DNK (građevni blokovi DNK) i mogu se identificirati pomoću PCR-a i sekvenciranja DNK.

U nekim slučajevima se preuređuju veliki segmenti DNK. Ti veliki segmenti, koji se nazivaju i velikim rearanžmanima, mogu biti delecija ili duplikacija jednog ili nekoliko egzona u genu. Klasični metodi za otkrivanje mutacija (sekvenciranje) nisu u stanju da otkriju ove tipove mutacija. Predloženi su i drugi metodi: standardna kvantitativna PCR-analiza, multipleks ligacijski-ovisne sonde (MLPA), i kvantitativni multipleksni PCR kratkih fluorescentnih fragmenata (QMPSF). Nedavno su predložene i novije metode: heterodupleksna analiza (HDA) multikapilarnom elektroforezom ili također namjenskim sekvenciranjem oligonukleotida, zasnovanom na upordnoj hibridizaciji genoma (mreža-CGH).

Neki rezultati sugeriraju da bi se hipermetilacija promotora BRCA1, koji je prijavljen kod nekih karcinoma, mogao smatrati mehanizmom za inaktivaciju ekspresije BRCA1.

Mutirani gen *BRCA1* obično stvara protein koji ne funkcionira pravilno. Vjeruje se da neispravni protein BRCA1 nije u stanju pomoći u popravljanju oštećenja DNK, što dovodi do mutacija drugih gena. Ove mutacije mogu se akumulirati i omogućiti ćelijama nekontrolirani rast i dijeljenje, kako bi stvorile tumor. Dakle, inaktivacijske mutacije BRCA1 dovode do predispozicije za rak.

BRCA1 iRNK 3'UTR može biti vezana za miRNK, Mir-17 mikroRNK. Sugerira se da bi varijacije ove miRNA zajedno sa Mir-30 mikroRNK mogle izazvati osjetljivost na rak dojke.

Pored karcinoma dojke, mutacije gena * BRCA1 * takođe povećavaju rizik od karcinoma jajnika i prostate. Šta više, prekancerozne lezije (displazija) unutar jajovoda povezane su s mutacijama gena *BRCA1*. Patogene mutacije bilo gdje u putevima modela koji sadrže BRCA1 i BRCA2 uveliko povećavaju rizike za podskupinu leukemija i limfoma.

Žene koje su naslijedile neispravan gen BRCA1 ili BRCA2 uveliko imaju povećan rizik od razvoja karcinoma dojke i jajnika. Njihov rizik od razvoja karcinoma dojke i/ili jajnika toliko je visok i toliko je specifičan za te karcinome da se mnogi nositelji mutacija odluče na profilaksnu operaciju. Bilo je mnogo nagađanja koja objašnjavaju tako očigledno zapanjujuću specifičnost tkiva. Glavne odrednice gdje se javljaju nasljedni karcinomi BRCA1/2 povezane su sa tkivnom specifičnošću patogena raka, agensa koji uzrokuje hroničnu upalu ili karcinogenezu. Ciljno tkivo može imati receptore za patogen, može biti selektivno izloženo upalnom procesu ili karcinogenu. Urođeni genomski u nedostatak gena za supresiju tumora narušava normalne reakcije i pogoršava osjetljivost na bolesti u organima- metama. Ova teorija također uklapa podatke za nekoliko tumorskih supresora izvan BRCA1 ili BRCA2. Glavna prednost ovog modela je u tome što sugerira da se uz profilaksnu operaciju mogu obaviti i neke druge opcije.

### Mutacija *BRCA1 *u raku dojke i jajnika 
Samo oko 3% –8% svih žena s rakom dojke ima mutaciju u BRCA1 ili BRCA2. Slično tome, mutacije *BRCA1* nađene su samo kod oko 18% karcinoma jajnika (13% mutacija zametnih linija i 5% somatskih mutacija).

Prema tome, dok je ekspresija BRCA1 kod većine ovih karcinoma niska, mutacija * BRCA1 * nije glavni uzrok smanjene ekspresije. Određeni latentni virusi, koji se često otkrivaju u tumorima raka dojke, mogu smanjiti ekspresiju gena BRCA1 i izazvati razvoj tumora dojke.

**Karcinom dojke (uključujući i muški): Međuodnosi fenotip – genotip**

***AD** = Autosomno dominantno nasljeđivanje

### Promotorska hipermetilacija *BRCA1* u raku dojke i jajnika 
Promotorska hipermetilacija *BRCA1* bila je prisutan u samo 13% neizabranih primarnih karcinoma dojke. Slično tome, hipermetilacija promotora *BRCA1* bila je prisutna u samo 5% do 15% slučajeva EOC-a.

Dakle, dok je ekspresija BRCA1 kod ovih karcinoma niska, metilacija promotora *BRCA1* samo je manji uzrok smanjene ekspresije.

### MikroRNK represija *BRCA1* kod karcinoma dojke 
Postoji niz specifičnih mikroRNK, , koje, kada su prekomerno eksprimirane, direktno smanjuju ekspresiju specifičnih proteina koji popravljaju DNK (vidi mikroRNK, odjeljak: popravak DNK i rak). U slučaju raka dojke, mikroRNK-182 (miR-182) specifično cilja BRCA1. Rak dojke može se klasificirati na osnovu statusa receptora ili histoloških obilježja, u trostruko negativni rak dojke (15% –25% karcinoma dojke), HER2 + (15% –30% karcinoma dojke), ER + / PR + (oko 70% karcinoma dojke) i Invazivni režanjski karcinom (oko 5% –10% invazivnog karcinoma dojke). Utvrđeno je da sva četiri tipa karcinoma dojke u prosjeku imaju oko 100 puta veći porast miR-182 u odnosu na normalno tkivo dojke. U ćelijskim linijama karcinoma dojke postoji inverzna korelacija nivoa proteina BRCA1 sa ekspresijom miR-182. Stoga se čini da je velik dio smanjenja ili odsustva BRCA1 kod duktusnih karcinoma dojke visokog stepena prekomjerno eksprimirani miR-182.

Pored miR-182, par gotovo identičnih mikroRNK, miR-146a i miR-146b-5p, također potiskuju ekspresiju BRCA1. Ove dvije mikroRNK su prekomjerno eksprimirane u trostruko negativnim tumorima i njihova prekomjerna ekspresija rezultira inaktivacijom BRCA1. Dakle, miR-146a i / ili miR-146b-5p mogu također doprinijeti smanjenoj ekspresiji BRCA1 kod ovih trostruko negativnih karcinoma dojke.

### MikroRNK represija *BRCA1* kod karcinoma jajnika 
I u seroznim tubulskim intraepitelnim karcinomima (prethodnica lezije visokoeksprimiranog seroznog karcinoma jajnika (HG-SOC)), i u samom HG-SOC, miR- 182 je prekomjerno eksprimiran u oko 70% slučajeva. Dakle, miR-146a i / ili miR-146b-5p mogu takođe doprinijeti smanjenoj ekspresiji BRCA1 kod ovih trostruko negativnih karcinoma dojke.

Još jedna mikroRNK za koju je poznato da smanjuje ekspresiju BRCA1 u ćelijamama raka jajnika je miR-9. Među 58 tumora pacijenata sa stadijem IIIC ili stadijem IV seroznog karcinoma jajnika (HG-SOG), pronađena je inverzna korelacija između ekspresija miR-9 i BRCA1, tako da povećani miR-9 kod ovih karcinoma jajnika također može doprinijeti smanjenoj ekspresiji BRCA1.

### Nedostatak ekspresije * BRCA1* – vjerovatno tumorogen 
Oštećenje DNK je primarni uzrok raka, a izgleda da su nedostaci u popravljanju DNK u osnovi mnogih oblika raka. Ako je popravak DNK nedostatan, oštećenje DNK se akumulira. Takav višak oštećenja DNK može povećati mutacijske greške tokom replikacije zbog sklonosti greškama sintezi translezije. Prekomjerna oštećenja DNK mogu također povećati epigenetičke promjene, zbog grešaka tokom popravka DNK. Takve mutacije i epigenetičke promjene mogu dovesti do karcinoma. Česti nedostatak * BRCA1 * izazvan mikroRNK kod karcinoma dojke i jajnika vjerovatno pridonosi njihovom napredovanju.

## Hemoterapija kancera 
Nemaloćelijski rak pluća (NSCLC) vodeći je uzrok smrti od raka u svijetu. Pri dijagnozi, gotovo 70% osoba s NSCLC ima lokalno uznapredovalu ili metastatsku bolest. Osobe s NSCLC često se liječe terapijskim spojevima platine (npr. cisplatinom, karboplatinom ili oksaliplatinom) koji uzrokuju međulančane unakrsne veze u DNK. Među osobama s NSCLC, niska ekspresija * BRCA1 * u primarnom tumoru korelirala je s poboljšanim preživljavanjem nakon hemoterapije koja sadrži platinu. Ova korelacija implicira da nizak BRCA1 u karcinomu i posljedično nizak nivo popravljanja DNK uzrokuju ranjivost raka na liječenje pomoću DNK agenasa za umrežavanje. Visok BRCA1 može zaštititi ćelije raka, djelujući na put koji uklanja oštećenja u DNK koju unose lijekovi od platine. Stoga je nivo ekspresije * BRCA1 * potencijalno važan alat za prilagođavanje hemoterapije u upravljanju karcinomom pluća.

Nivo ekspresije * BRCA1 * je također važan za liječenje raka jajnika. Pacijenti sa sporadičnim karcinomom jajnika koji su liječeni lijekovima od platine imali su duže medijane vremena preživljavanja ako je njihova ekspresija * BRCA1 * bila niska u odnosu na pacijente sa jačom ekspresijom * BRCA1 * (46 u odnosu na 33 mjeseca).

## Interakcije 
Pokazalo se da BRCA1 komunicira sa sljedećim proteinima:

* ABL1
* AKT1
* AR
* ATR
* ATF1
* BACH1
* BRCA2
* BRCC3
* C-jun
* CLSPN
* COBRA1
* CREBBP
* CSNK2B
* CSTF2
* CDK2
* DHX9
* ELK4
* EP300
* FANCA
* FANCD2
* H2AFX
* JUNB
* LMO4
* MAP3K3
* MED1
* MED17
* MED21
* MED24
* MSH2
* MSH6
* NBN
* NPM1
* NUFIP1
* P53
* PALB2
* POLR2A
* PPP1CA
* Rad50
* RAD51
* RBBP4
* RBBP8
* RELA
* RBL1
* RPL31
* SMARCB1
* STAT1
* UBE2D1
* USF2
* VCP
* XIST i
* ZNF350

## Reference
## Vanjski linkovi
* 
* 
* PDBe-KB pruža pregled svih informacija o strukturi dostupnih u PDB za ljudsku BRCA1.

Kategorija:Tumori dojke
Kategorija:Geni na hromosomu 17
Kategorija:Ljudski proteini
Kategorija:Tumorski markeri
Kategorija:Geni supresije tumora
Kategorija:Proteomika