XRCC4

A proteína **XRCC4** (do inglés *X-ray repair cross-complementing protein 4*, proteína 4 de complementación cruzada de reparación dos raios X), tamén chamada **proteína de reparación do ADN XRCC4**, é unha proteína que nos humanos está codificada no xene *XRCC4* do cromosoma 5. Ademais de nos humanos, esta proteína exprésase tamén na maioría dos demais metazoos, fungos e plantas. A XRCC4 é unha das varias proteínas fundamentais que interveñen na vía da unión de extremos non homólogos (NHEJ) de reparación do ADN, que corrixe as roturas de dobre febra no ADN.

A unión de extremos non homólogos require dous compoñentes principais para conseguir completarse con éxito. O primeiro compoñente é a unión cooperativa e fosforilación de Artemis pola subunidade catalítica da proteína quinase dependente do ADN (DNA-PKcs). Artemis cliva os extremos do ADN danado para preparalo para a ligazón. O segundo compoñente implica a extensión da XRCC4 sobre o ADN para permitir a toma de contacto da ADN ligase IV (LigIV), feita coa axuda da proteína Cernunnos-XLF. A DNA-PKcs e XRCC4 están ancoradas ao heterodímero Ku70 / Ku80, que está unido aos extremos do ADN.

Como XRCC4 é a proteína clave que permite a interacción da LigIV co ADN danado e, por tanto, a ligazón dos extremos, as mutacións no xene *XRCC4* causan letalidade embrionaria en ratos e inhibición do desenvolvemento e inmunodeficiencia en humanos.

## Roturas de dobre febra no ADN 
As roturas de dobre febra son causadas principalmente por radicais libres xerados por radiacións ionizantes no ambiente e a partir de subprodutos liberados de forma continua durante o metabolismo celular.  As roturas de dobre febra que non son debidamente reparadas poden orixinar unha perda de xenes que codifican importantes proteínas e secuencias reguladoras que cómpren para a expresión xénica imprescindible para a vida da célula. As roturas de dobre febra que non poden utilizar un cromosoma irmán de nova copia xerado durante a replicación do ADN para encher o oco creado, utilizan a vía da unión de extremos non homólogos. Este método de reparación é esencial porque é o último recurso para impedir a perda de longos tramos dun cromosoma.  A unión de extremos non homólogos utilízase tamén para reparar roturas de dobre hélice xeradas durante a recombinación V(D)J cando algunhas rexións xénicas son redistribuídas para crear os sitios de unión exclusivos para un antíxeno dos anticorpos e receptores de células T. As roturas de dobre febra poden ser causadas tamén pola acción da ADN polimerase, mentres a célula se intenta replicar o ADN ao longo dunha amosega que foi introducida como resultado dun dano no ADN.

### Estrutura 
A proteína XRCC4 é un tetrámero que lembra a forma dunha pesa que contén dous extremos globulares separados por un talo longo e delgado. O tetrámero está composto por dous dímeros, e cada dímero está feito de dúas subunidades proteícas similares. A primeira subunidade (L) contén 203 residuos de aminoácidos e ten un talo máis longo que a segunda subunidade (S), que contén 178 residuos.

Os dominios globulares N-teminais de cada subunidade son idénticos. Están feitos de dúas follas beta antiparalelas que están enfrontadas entre si formando unha estrutura en sándwich beta (é dicir, un barril beta "aplanado") e están separadas por dúas hélices alfa nun lado. O N-terminal empeza cunha folla beta composta das febras 1, 2, 3 e 4, seguida dun motivo hélice-xiro-hélice das dúas hélices alfa, αA e αB, que continúa nas febras 5, 6, 7 e finaliza cun talo en hélice alfa no C-terminal. As hélices αA e αB son perpendiculares entre si, e como un extremo de αB está parcialmente inserido entre as dúas follas beta, causa que destaque. A estrutura en sándwich beta mantense xunta por medio de tres enlaces de hidróxeno entre as febras antiparalelas 4 e 7 e un enlace de hidróxeno entre as febras 1 e 5.

Os dous talos helicoidais entre as subunidades L e S entrelázanse cun só cruzamento levoxiro nunha hélice superenrolada na parte superior, preto dos dominios globulares formando unha configuración en palmeira. Esta rexión interacciona coas dúas hélices alfa do segundo dímero nunha orientación oposta para formar un feixe de catro hélices e o tetrámero con forma de pesa.

### Modificacións postraducionais 
Para que XRCC4 do citoplasma sexa secuestrado ao núcleo para reparar as roturas de dobre febra durante a unión de extremos non homólogos ou para completar a recombinación V(D)J, é necesario que se produza unha modificación postraducional na lisina 210 (K210) cun pequeno modificador relacionado coa ubiquitina (SUMO) ou sumoilación. A modificación SUMO de diversos tipos de proteínas de reparación do ADN pode observarse en topoisomerases, a glicosilase de escisión de bases TDG, a Ku70/80 e a helicase BLM. Un motivo conservado común que é normalmente a diana das modificacións SUMO é ΨKXE (onde Ψ é un aminoácido hidrófobo voluminoso). No caso da proteína XRCC4, a secuencia consenso que rodea a lisina 210 é IKQE. As células de ovario de hámster chinés, CHO, que expresan a forma mutada de XRCC4 en K210 non poden ser modificadas con SUMO, e non se produce o seu recrutamento no núcleo, polo que se  e acumulan no citoplasma. Ademais, estas células son sensibles á radiación e non completan correctamente a recombinación V(D)J. Ku recruta XRCC4 e o Cer-XLF e ambas as proteínas interaccionan cooperativamente entre si por medio de residuos específicos para formar un complexo nucleoproteico que se envolve arredor do ADN. Cer-XLF é un homodímero que é moi similar a XRCC4 na estrutura e tamaño dos seus dominios N-terminal e C-terminal. Os residuos arxinina 64, leucina 65, e leucina 115 de Cer-XLF interaccionan coas lisinas 65 e 99 de XRCC4 dentro dos seus dominios N-terminais. Xuntos forman un feixe de filamentos que se envolve arredor do ADN nun padrón alternante. A hiperfosforilación dos dominios C-terminais en hélice alfa de XRCC4 feita por DNA-PKcs facilita esta interacción. O dímero XRCC4 únese a un segundo dímero na febra do ADN adxacente para crear un tetrámero para estenderse sobre o ADN roto no inicio da unión de extremos non homólogos. Antes da ligazón, Lig IV únese ao talo C-terminal de XRCC4 no sitio da rotura e despraza o segundo dímero XRCC4.

## Mecanismo 
### Unión de extremos non homólogos 
No proceso de unión de extremos non homólogos (NHEJ) intervén XRCC4 e varias proteínas estreitamente acopladas que actúan en concerto para reparar as roturas de dobre febra. O sistema empeza coa unión dunha proteína heterodímera chamada Ku70/80 en cada extremo das roturas de dobre febra para mantelas xuntas en preparación para a súa ligazón covalente e impedir a súa degradación. Despois, Ku70/80 secuestra unha subunidade catalítica de proteína quinase dependente de ADN (DNA-PKcs) nos extremos do ADN para permitir a unión da proteína Artemis a un extremo de cada DNA-PKcs.

## Patoloxía 
Estudos recentes indican que hai unha asociación entre XRCC4 e a susceptibilidade potencial a varias patoloxías. A ligazón máis frecuentemente atopada é entre as mutacións en XRCC4 e a susceptibilidade a cancros como o cancro de vexiga, de mama e linfomas. Os estudos tamén sinalaron unha ligazón entre as mutacións en XRCC4 e a endometriose. A autoinmunidade é tamén estudada a este respecto. A ligazón entre as mutacións en XRCC4 e certas patoloxías pode proporcionar unha base para biomarcadores de diagnóstico e o desenvolvemento potencial final de novas terapéuticas.

### Susceptibilidade ao cancro 
Os polimorfismos de XRCC4 foron ligados a un risco de susceptibilidade para os cancros, como o cancro de vexiga, cancro de mama, cancro de próstata, carcinoma hepatocelular, linfomas e mieloma múltiple. Con respecto ao cancro de vexiga, por exemplo, a ligazón entre XRCC4 e a susceptibilidade ao cancro estaba baseada en estudos histolóxicos de casos de control hospitalarios de variantes xénicas de XRCC4 e XRCC3 e as súas posibles asociacións co risco do cancro de vexiga urotelial. Atopouse unha ligazón co risco de cancro de vexiga urotelial para XRCC4, pero non para XRCC3 A deleción condicional (mediada por CD21-cre) do xene *XRCC4* en células B de ratos deficientes en p53 tiña como resultado linfomas de células B que eran Ig negativos en superficie, e estes linfomas a miúdo tiñan unha "translocación cromosómica recíproca" fusionando IgH a Myc (e tamén tiñan "grandes delecións cromosómicas ou translocacións" que afectaban a IgK ou a IgL, e IgL "fusionábase" a oncoxenes ou a IgH). Os linfomas pro-B deficientes en XRCC4 e p53 "activan rutineiramente c-myc por amplificación xénica"; e ademais, hai que salientar que os linfomas de céulas B periféricas deficientes en XRCC4 e p53 "acivan ectopicamente de forma rutineira" unha soa copia de c-myc. non é sorprendente pensar que os “SNPs en xenes de reparación do ADN poden xogar un papel importante” na susceptibilidade ao cancro. encontraron que nos humanos a eficiencia na reparación por unión de extremos non homólogos declina desde os 16 aos 75 anos. O seu estudo indicou que a diminución na expresión de XRCC4 e outras proteínas de unión de extremos non homólogos orixina un declive asociado á idade na eficiencia e fidelidade da unión de extremos non homólogos. Os autores suxeriron que o declive relacionado coa idade na expresión de XRCC4 pode contribuír á senescencia celular.

### Autoinmunidade 
Baseándose nos descubrimentos seguintes: (1) varios polipéptidos da vía de unión de extremos non homólogos son "dianas potenciais de autoanticorpos", e (2) "un dos epítopos autoinmunes de XRCC4 coincide coa secuencia que é un nexo para os eventos reguladores inducidos pola radiación", suxeriuse que a exposición a axentes que introducen roturas de dobre febra no ADN "pode ser un dos factores" que median as respostas autoinmunes.

### Susceptibilidade á endometriose 
Especulouse que "os xenotipos e alelos relacionados co codón de XRCC4 247*A e o promotor 1394*T de XRCC4 . . . poderían ser asociados cunha maior susceptibilidade á endometriose e patoxénese".

### Potencialidade como biomarcador do cancro 
En vista das posibles asociacións dos polimorfismos de XRCC4 coa susceptibilidade ao cancro (ver discusión máis arriba), XRCC4 podería ser utilizado como un biomarcador para o cribado do cancro, particularmente con respecto ao cancro de próstata, de mama e de vexiga.

### Potencialidades terapéuticas 
Discutiuse na literatura sobre o papel potencial de XRCC4 no desenvolvemento de novas terapéuticas. Por exemplo, Wu *et al.* suxeriron que como o xene *XRCC4* é "crítico no NHEJ" e está "positivamente asociado coa susceptibilidade ao cancro", algúns SNPs do *XRCC4* como G-1394T (rs6869366) "pode servir como SNP común para a detectar e predicir varios cancros (ata agora para os cancros de mama, gástrico e de próstata . . .)"; e, aínda que son necesarias máis investigacións, "poden servir como dianas candidatas para fármacos anticancro personalizados". Aínda que a diversidade da unión das inmunoglobulinas está alterada, estes individuos non mostran un fenotipo inmunolóxico recoñecible. En contraste cos individuos cunha mutación LIG4, a pancitopenia resultante na insuficiencia de medula ósea non se observa en individuos con deficiencia de XRCC4. Os anticorpos para XRCC4 poden ter diversos usos, incluíndo os inmunoensaios para investigacións en áreas como os danos no ADN e a súa reparación, unión de extremos non homólogos, factores de transcrición, epixenética e sinalización nuclear.

## Historia 
As investigacións levadas a cabo na década de 1980 revelaron que un tipo de célula mutante de ovario de hámster chinés chamada XR-1 era "extremadamente sensible" a morrer cando era exposta a raios gamma durante a fase G1 do ciclo celular, pero, eses mesmos estudos mostraban que tiñan "unha resistencia case normal" aos danos por raios gamma durante o final da fase S; e no curso desta investigación, a sensibilidade no ciclo celular de XR-1 estaba correlacionada coa súa incapacidade de reparar as roturas de dobre febra no ADN producidas pola radiación ionizante e encimas de restrición. En particular, nun estudo usando híbridos de células somáticas de células XR-1 e fibroblastos humanos, Giaccia *et al.* (1989) demostraron que a mutación XR-1 era unha mutación recesiva;  Giaccia *et al*, asignaron provisionalmente a este xene humano o nome “XRCC4” (siglas de *“X-ray-complementing Chinese hamster gene 4”*, xene 4 de hámster chinés complementador de raios X) e determinaron que (a) o xene agora chamado XRCC4 restauraba bioquimicamente os defectos no hámster aos niveis normais de resistencia á radiación de raios gamma e bleomicina e (b) o xene XRCC4 restauraba a eficiencia na reparación de roturas de dobre febra no ADN. Baseándose nestes descubrimentos, Giaccia *et al.* propuxo que o xene XRCC4 por si só era responsable do fenotipo XR-1.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Bibliografía 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

### Ligazóns externas 
* 

:*Este artigo incorpora textos procedentes da United States National Library of Medicine, en dominio público*.