MSH2

O cancro colorrectal non poliposo hereditario, ás veces chamado síndrome de Lynch, hérdase como un carácter autosómico dominante, no que herdar unha soa copia dun xene de reparación de discordancias mutado é dabondo para causar o fenotipo da enfermidade. As mutacións no xene MSH2 explican o 40% das alteracións xenéticas asociadas con esta enfermidade e son a súa causa principal, xunto coas mutacións MLH1.^[4] As mutación asociadas con este tipo de cancro están amplamente distribuídas en todos os dominios do MSH2, e entre as funcións hipotéticas destas mutacións baseadas na estrutura cristalina do MutSα están as interaccións proteína-proteína, a estabilidade da molécula, a regulación alostérica, a interface MSH2-MSH6 e a unión ao ADN.^[5] As mutacións na MSH2 e outros xenes de reparación de discordancias causan que os danos no ADN queden sen reparar, o que resulta nun incremento na frecuencia de mutación. Estas mutacións acumúlanse ao longo da vida dunha persoa e non terían ocorrido se a reparación do ADN tivese funcionado axeitadamente.

A viabilidade dos xenes de reparación de discordancias como MSH2 pode ser rastreada pola inestabilidade de microsatélites, unha proba biomarcadora que analiza as repeticións de secuencias curtas (microsatélites), que as células teñen moitas dificultades en replicar se non funciona un sistema de reparación de discordancias. Como estas secuencias varían na poboación, o número real de copias de repeticións de secuencias curtas non importa, igual que o número delas que os pacientes teñen é consistente dun tecido a outro co paso do tempo. Este fenómeno ocorre porque nestas secuencias hai tendencia a que se produzan erros cando actúa o complexo de replicación do ADN, os cales despois deben ser reparados polos xenes de reparación do ADN. Se estes non funcionan, co tempo prodúcense duplicacións e delecións destas secuencias, o que orixina que haxa diferentes cantidades destas repeticións no mesmo paciente.

O 71% dos pacientes de cancro colorrectal non poliposo hereditario mostran inestabilidade de microsatélites.^[6] Entre os métodos de detección da inestabilidade microsatélite están a reacción en cadea da polimerase (PCR) e os métodos inmunohistoquímicos (IHC); os da cadea da polimerase comproban o ADN e os inmunohistoqímicos examinan os niveis das proteínas de reparación de discordancias. "Actualmente, hai evidencias de que as probas universais para a inestabilidade de microsatélites (MSI) que empezan con probas de MSI baseadas en IHC ou en PCR son económicas, sensibles, específicas e son xeralmente amplamente aceptadas."^[7]

En eucariotas desde os lévedos aos humanos, a MSH2 dimerízase con MSH6 para formar o complexo MutSα,^[8] que intervén na reparación de discordancias de bases e curtos bucles de inserción/deleción.^[9] A heterodimerización de MSH2 estabiliza a MSH6, que non é estable debido ao seu dominio desordenado N-terminal. Inversamente, o MSH2 non ten unha secuencia de localización nuclear (NLS), polo que se cre que a MSH2 e a MSH6 se dimerizan no citoplasma e despois son importadas xuntas ao núcleo celular.^[10] No dímero MutSα, a MSH6 interactúa co ADN para o recoñecemento das discordancias mentres que a MSH2 proporciona a estabilidade que require a MSH6. A MSH2 pode ser importada ao núcleo sen dimerizarse coa MSH6; nese caso, a MSH2 probablemente dimerízase coa MSH3 para formar o MutSβ.^[11] A MSH2 ten dous dominios de interacción coa MSH6 no heterodímero MutSα, así como un dominio de interacción co ADN, e un dominio de ATPase.^[12]

O dímero MutSα examina o ADN bicatenario no núcleo, buscando discordancias de bases. Cando o complexo encontra unha, repara a mutación de maneira dependente do ATP. O dominio MSH2 do MutSα prefire o ADP ao ATP, e o dominio MSH6 prefire o contrario. Os estudos indicaron que MutSα só escanea o ADN co dominio MSH2 e alberga ADP, mentres que o dominio MSH6 pode conter ADP ou ATP.^[13] MutSα asóciase despois co MLH1 para reparar o ADN danado.

O MutSβ fórmase cando MSH2 se acomplexa con MSH3 en vez de con MSH6. Este dímero repara bucles de inserción/deleción máis longos que o MutSα.^[14] Debido á natureza das mutacións que repara este complexo, este é probablemente o estado do MSH2 que causa o fenotipo de inestabilidade de microsatélites. As insercións e delecións de ADN grandes dóbranse intrinsecamente na dobre hélice do ADN. O dímero MSH2/MSH3 pode recoñecer esta topoloxía e inicia a reparación. O mecanismo polo cal recoñece as mutacións é tamén diferente, porque separa as dúas febras do ADN, o que o MutSα non fai.^[15]

A MSH2 presenta interaccións proteína-proteína con:

• ATR,^[16][17]
• BRCA1,^[18]
• CHEK2,^[19][20]
• EXO1,^[21][22][23]
• MAX,^[24]
• MSH3,^{[12][16][25][26]}
• MSH6,^{[12][16][18][25][26]} e
• p53.^[27]

Os danos no ADN parecen ser a causa principal subxacente no cancro,^[28][29] e as deficiencias na expresión dos xenes de reparación do ADN parecen subxacer en moitas formas de cancro.^[30][31] Se a reparación do ADN é deficiente, os danos no ADN tenden a acumularse. Dito exceso de danos no ADN pode incrementar a mutacións debido á síntese translesión tendente ao ero e a reparación tendente ao erro (ver, por exemplo, a unión de extremos mediada por microhomoloxía). Os danos no ADN elevados poden tamén incrementar as alteracións epixenéticas debido a erros durante a reparación do ADN.^[32][33] Ditas mutacións e alteracións epixenéticas poden dar lugar ao cancro.

As reducións na expresión dos xenes de reparación do ADN (usualmente causadas por alteracións epixenéticas) son moi comúns nos cancros, e son xeralmente moito máis frecuentes que os defectos mutacionais en xenes de reparación do ADN en cancros.^[34] Nun estudo de MSH2 en carcinoma de pulmón de células non pequenas non se encontrou ningunha mutación, pero o 29% deste tipo de cancro tiña unha redución epixenética da expresión de MSH2.^[35] Na leucemia linfoblastoide aguda non se encontraron mutacións de MSH2,^[36] mentres que o 43% de todos os pacientes desta leucemia mostraban metilación no promotor de MSH2 e o 86% dos pacientes desta leucemia que recaían tiñan metilación no promotor de MSH2.^[37] Porén, había mutacións noutros catro xenes en todos os pacientes de leucemia linfoblastoide aguda que desestabilizaban a proteína MSH2, e esta era defectiva no 11% dos nenos con esta leucemia e o 16% dos adultos.^[36]

A metilación da rexión promotora do xene MSH2 está correlacionada coa falta de expresión da proteína MSH2 no cancro esofáxico,^[38] no carcinoma de pulmón de células non pequenas,^[35][39] e no cancro colorrectal.^[40] Estas correlacións suxiren que a metilación da rexión promotora do xene MSH2 reduce a expresión da proteína MSH2. Tal metilación do promotor reduce a reparación do ADN nas catro vías nas cales participa a MSH2, que son: reparación de discordancias no ADN, reparación asociada á transcrición^[1] recombinación homóloga,^[2][41][42] e reparación por escisión de bases.^[3] Ditas reducións na reparación probablemente permite que se acumule un exceso de danos no ADN e contribúen á carcinoxénese.

As frecuencias de metilación do promotor de MSH2 en varios cancros diferentes son as indicadas na táboa seguinte.

• Reparación de discordancias#MutS

• Jiricny J (1994). "Colon cancer and DNA repair: have mismatches met their match?". Trends Genet. 10 (5): 164–8. PMID 8036718. doi:10.1016/0168-9525(94)90093-0. 
• Fishel R, Wilson T (1997). "MutS homologs in mammalian cells.". Curr. Opin. Genet. Dev. 7 (1): 105–13. PMID 9024626. doi:10.1016/S0959-437X(97)80117-7. 
• Lothe RA (1997). "Microsatellite instability in human solid tumors.". Molecular Medicine Today 3 (2): 61–8. PMID 9060003. doi:10.1016/S1357-4310(96)10055-1. 
• Peltomäki P, de la Chapelle A (1997). "Mutations predisposing to hereditary nonpolyposis colorectal cancer.". Adv. Cancer Res. 71: 93–119. PMID 9111864. doi:10.1016/S0065-230X(08)60097-4. 
• Papadopoulos N, Lindblom A (1997). "Molecular basis of HNPCC: mutations of MMR genes.". Hum. Mutat. 10 (2): 89–99. PMID 9259192. doi:10.1002/(SICI)1098-1004(1997)10:2<89::AID-HUMU1>3.0.CO;2-H. 
• Kauh J, Umbreit J (2004). "Colorectal cancer prevention.". Current Problems in Cancer 28 (5): 240–64. PMID 15375803. doi:10.1016/j.currproblcancer.2004.05.004. 
• Warusavitarne J, Schnitzler M (2007). "The role of chemotherapy in microsatellite unstable (MSI-H) colorectal cancer.". International journal of colorectal disease 22 (7): 739–48. PMID 17109103. doi:10.1007/s00384-006-0228-0. 
• Wei Q, Xu X, Cheng L, et al. (1995). "Simultaneous amplification of four DNA repair genes and beta-actin in human lymphocytes by multiplex reverse transcriptase-PCR.". Cancer Res. 55 (21): 5025–9. PMID 7585546. 
• Wilson TM, Ewel A, Duguid JR, et al. (1995). "Differential cellular expression of the human MSH2 repair enzyme in small and large intestine.". Cancer Res. 55 (22): 5146–50. PMID 7585562. 
• Drummond JT, Li GM, Longley MJ, Modrich P (1995). "Isolation of an hMSH2-p160 heterodimer that restores DNA mismatch repair to tumor cells.". Science 268 (5219): 1909–12. PMID 7604264. doi:10.1126/science.7604264. 
• Kolodner RD, Hall NR, Lipford J, et al. (1995). "Structure of the human MSH2 locus and analysis of two Muir-Torre kindreds for msh2 mutations.". Genomics 24 (3): 516–26. PMID 7713503. doi:10.1006/geno.1994.1661. 
• Wijnen J, Vasen H, Khan PM, et al. (1995). "Seven new mutations in hMSH2, an HNPCC gene, identified by denaturing gradient-gel electrophoresis.". Am. J. Hum. Genet. 56 (5): 1060–6. PMC 1801472. PMID 7726159. 
• Mary JL, Bishop T, Kolodner R, et al. (1995). "Mutational analysis of the hMSH2 gene reveals a three base pair deletion in a family predisposed to colorectal cancer development.". Hum. Mol. Genet. 3 (11): 2067–9. PMID 7874129. 
• Fishel R, Ewel A, Lescoe MK (1994). "Purified human MSH2 protein binds to DNA containing mismatched nucleotides.". Cancer Res. 54 (21): 5539–42. PMID 7923193. 
• Fishel R, Ewel A, Lee S, et al. (1994). "Binding of mismatched microsatellite DNA sequences by the human MSH2 protein.". Science 266 (5189): 1403–5. PMID 7973733. doi:10.1126/science.7973733. 
• Liu B, Parsons RE, Hamilton SR, et al. (1994). "hMSH2 mutations in hereditary nonpolyposis colorectal cancer kindreds.". Cancer Res. 54 (17): 4590–4. PMID 8062247. 
• Maruyama K, Sugano S (1994). "Oligo-capping: a simple method to replace the cap structure of eukaryotic mRNAs with oligoribonucleotides.". Gene 138 (1–2): 171–4. PMID 8125298. doi:10.1016/0378-1119(94)90802-8. 
• Fishel R, Lescoe MK, Rao MR, et al. (1994). "The human mutator gene homolog MSH2 and its association with hereditary nonpolyposis colon cancer.". Cell 77 (1): 167–169. PMID 8156592. doi:10.1016/0092-8674(94)90306-9. 
• Fishel R, Lescoe MK, Rao MR, et al. (1994). "The human mutator gene homolog MSH2 and its association with hereditary nonpolyposis colon cancer.". Cell 75 (5): 1027–38. PMID 8252616. doi:10.1016/0092-8674(93)90546-3. 

• MutS Homolog 2 Protein Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.