МШ3

Кристаллическая структура гетеродимера MSH2:MSH3 в комплексе с ДНК ( PDB : 3THX ). MSH2 и MSH3 связываются с образованием MutSβ. Эта кристаллическая структура показывает, что MutSβ связан с ДНК, содержащей петлю вставки из трех неспаренных нуклеотидов.

МШ3
Доступные структуры ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB showСписок идентификационных кодов PDB 3THW, 3THX, 3THY, 3THZ
Идентификаторы
Псевдонимы	MSH3 , DUP, MRP1, гомолог 3 mutS, FAP4
Внешние идентификаторы	ОМИМ : 600887 ; МГИ : 109519 ; Гомологен : 1829 ; Генные карты : MSH3 ; ОМА : MSH3 — ортологи
showМестоположение гена ( человек ) Chr. Chromosome 5 (human) Band 5q14.1 Start 80,654,652 bp End 80,876,815 bp
showМестоположение гена ( Мышь ) Chr. Chromosome 13 (mouse) Band 13 C3|13 47.63 cM Start 92,348,380 bp End 92,491,511 bp
show экспрессии РНК Характер Bgee Human Mouse (ortholog) Top expressed in bronchial epithelial cell mucosa of paranasal sinus secondary oocyte cardia gonad testicle renal medulla external globus pallidus subthalamic nucleus Achilles tendon Top expressed in zygote tail of embryo spermatocyte secondary oocyte genital tubercle primary oocyte ventricular zone epiblast spermatid neural layer of retina More reference expression data BioGPS More reference expression data
showГенная онтология Molecular function nucleotide binding DNA binding protein homodimerization activity mismatched DNA binding dinucleotide insertion or deletion binding oxidized purine DNA binding single-stranded DNA binding protein binding enzyme binding dinucleotide repeat insertion binding ATP binding single guanine insertion binding guanine/thymine mispair binding Y-form DNA binding heteroduplex DNA loop binding double-strand/single-strand DNA junction binding damaged DNA binding ATP-dependent activity, acting on DNA single thymine insertion binding DNA insertion or deletion binding Cellular component MutSbeta complex membrane nucleoplasm nucleus mismatch repair complex Biological process cellular response to DNA damage stimulus maintenance of DNA repeat elements positive regulation of helicase activity negative regulation of DNA recombination DNA mismatch repair DNA repair somatic recombination of immunoglobulin gene segments meiotic mismatch repair removal of nonhomologous ends mitotic recombination reciprocal meiotic recombination replication fork arrest Sources:Amigo / QuickGO
hideОртологи Разновидность Человек Мышь Входить 4437 17686 Вместе ENSG00000113318 ENSMUSG00000014850 ЮниПрот P20585 P13705 RefSeq (мРНК) НМ_002439 НМ_010829 НМ_001311120 RefSeq (белок) НП_002430 НП_001298049 НП_034959 Местоположение (UCSC) Chr 5: 80,65 – 80,88 Мб Чр 13: 92,35 – 92,49 Мб в PubMed Поиск
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

Белок восстановления несоответствия ДНК , MutS Homolog 3 (MSH3) является человеческим гомологом бактериального белка восстановления несоответствия MutS , который участвует в системе восстановления несоответствия (MMR). MSH3 обычно образует гетеродимер MutSβ с MSH2, чтобы исправить длинные петли вставки/делеции и неправильные пары оснований в микросателлитах во время синтеза ДНК. Недостаточная способность к MMR обнаруживается примерно в 15% случаев колоректального рака , а соматические мутации в гене MSH3 можно обнаружить почти в 50% случаев колоректального рака с дефицитом MMR.

Ген и выражение

У человека ген, кодирующий MSH3, находится на хромосоме 5 в месте 5q11–q12 выше гена дигидрофолатредуктазы (DHFR). MSH3 кодируется 222 341 парой оснований и создает белок, состоящий из 1137 аминокислот.

MSH3 обычно экспрессируется на низких уровнях в нескольких трансформированных клеточных линиях, включая HeLa , K562 , HL-60 и CEM, а также в широком спектре нормальных тканей, включая селезенку, тимус, простату, яички, яичники, тонкую кишку, толстую кишку и т.д. лейкоциты периферической крови, сердце, головной мозг, плацента, легкие, печень, скелетные мышцы, почки и поджелудочная железа. Хотя уровни экспрессии MSH3 незначительно варьируются от ткани к ткани, его широко распространенный низкий уровень экспрессии указывает на то, что это ген «домашнего хозяйства», обычно экспрессируемый во всех клетках.

Сверхэкспрессия MSH3 снижает способность к MMR. Когда MSH3 чрезмерно экспрессируется, происходят резкие изменения в относительных уровнях образования MutSβ за счет MutSα. MutSα отвечает за неправильное спаривание оснований и короткие петли вставки/делеции, тогда как MutSβ восстанавливает длинные петли вставки/делеции в ДНК. Резкое изменение относительных уровней этих белковых комплексов может привести к снижению способности к MMR. В случае сверхэкспрессии MSH3 MSH2 преимущественно гетеродимеризуется с MSH3, что приводит к высоким уровням MutSβ и деградации беспартнерского белка MSH6 , который обычно образует комплекс с MSH2 с образованием MutSα.

Взаимодействия

Было показано, что MSH3 взаимодействует с MSH2, PCNA и BRCA1 . Эти взаимодействия образуют белковые комплексы, которые обычно участвуют в подавлении опухолей и восстановлении ДНК.

Первичное взаимодействие MSH3 включает образование комплекса MutSβ с MSH2. MutSβ образуется в виде гетеродимера MSH2 и MSH3 с двумя основными областями взаимодействия: аминоконцевой областью и карбоксиконцевой областью. N-концевая область MSH3 (аминокислоты 126-250) контактирует с N-концевой областью MSH2 378-625 аминокислот. С-концевые области соединяются в местах 1050–1128 аминокислот MSH3 и 875–934 аминокислот MSH2. Области связывания на MSH2 идентичны при связывании как с MSH3, так и с MSH6. Области связывания адениновых нуклеотидов в MSH3 и MSH2 не содержатся ни в одной из областей взаимодействия, участвующих в димеризации, что позволяет MutSβ связываться с ДНК и выполнять MMR.

Внешний образ

Сайты связывания MutSβ для MSH3 и MSH2 Модель консенсусного взаимодействия hMSH2 с hMSH3 или hMSH6. Области взаимодействия hMSH2 с hMSH3 и hMSH2 с hMSH6 показаны серым цветом и соединены линиями, которые иллюстрируют специфичность каждой области по отношению к их партнеру по спариванию. Области связывания нуклеотидов показаны черными прямоугольниками. Расположение мутаций HNPCC, протестированных в этих исследованиях, показано черными ромбами. N-концевая область MSH3 (аминокислоты 126-250) контактирует с N-концевой областью MSH2 378-625 аминокислот. С-концевые области соединяются в местах 1050–1128 аминокислот MSH3 и 875–934 аминокислот MSH2. Области связывания на MSH2 идентичны при связывании как с MSH3, так и с MSH6.

Ядерный антиген пролиферирующих клеток (PCNA) представляет собой белок, участвующий в пострепликационной MMR. Было показано, что PCNA связывается с гетеродимером MutSβ через мотив связывания в N-концевом домене MSH3. Связанный PCNA затем локализует комплекс MutSβ в очагах репликации, указывая на то, что PCNA помогает инициировать репарацию, направляя MutSβ и другие репарационные белки к свободным концам недавно реплицированной ДНК.

Функция

Основная функция MSH3 заключается в поддержании стабильности генома и подавлении опухоли путем формирования гетеродимера MutSβ для коррекции длинных петель вставки/делеции и неправильных пар оснований. В случае длинных петель вставки/делеции ДНК сильно искривляется, и последующие пары оснований могут стать неспаренными и обнаженными. MutSβ распознает петли вставки/делеции из 1–15 нуклеотидов; связывание с петлями вставки/делеции достигается путем вставки домена связывания с ошибочным спариванием MSH3 и части домена связывания с несоответствием MSH2 в бороздку, образованную крайним изгибом ДНК, образованным петлей вставки/делеции.

Внешний образ

Распознавание IDL с помощью MutSβ . ( а ) Подробное сравнение взаимодействия MSH3-IDL и Taq MutS с одним неспаренным основанием (ΔT). (б) ДНК-связывающие домены и ДНК в Loop4. Домены I и IV MSH2 показаны зеленым и желтым цветом, а MBD и домены зажима MSH3 — синим и оранжевым. (в) Диаграмма взаимодействий белок-ДНК в той же цветовой схеме, что и на (б). ( d ) Модель заполнения пространства четырех IDL и их взаимодействие с доменом I MSH2 (зеленый) и MBD MSH3 (синий). Пары оснований, окружающие IDL, показаны светло-розовым (вверх по течению) и темно-розовым (вниз по течению). Для Loop2 и Loop4 также показан вид сзади, смотрящий на второстепенную канавку.

Роль в раке

Наиболее значительная роль MSH3 при раке заключается в подавлении опухолей путем восстановления соматических мутаций в ДНК, которые возникают в результате неправильного спаривания оснований и петель вставки/делеции. Как потеря экспрессии, так и чрезмерная экспрессия MSH3 могут привести к канцерогенным эффектам.

Сверхэкспрессия MSH3 может привести к резким изменениям относительных уровней MutSα и MutSβ. В норме MutSβ экспрессируется на относительно низких уровнях во всех клетках, тогда как MutSα присутствует на высоких уровнях. Хотя оба белка выполняют избыточную функцию в репарации оснований, MutSα обычно осуществляет репарацию ошибочных оснований, а также выполняет репарацию в более распространенных коротких петлях инерции/делеции. Когда MSH3 сильно сверхэкспрессируется, он действует как секвестр MSH2, и относительные уровни MutSβ и MutSα резко изменяются, поскольку неспаренные белки MSH6 деградируют, а MutSα истощается. MutSβ может в некоторой степени компенсировать потерю функций коррекции неправильной пары оснований, но не подходит для восстановления многих коротких петель вставки/удаления 1-2 пар оснований. Это приводит к увеличению частоты микросателлитной нестабильности и увеличению частоты соматических мутаций.

Этот эффект напрямую связан с раком человека в виде лекарственной устойчивости. Одной из распространенных реакций резистентности к метотрексату , препарату, обычно используемому для лечения острого лимфоцитарного лейкоза у детей и ряда других опухолей, является амплификация гена DHFR . Амплификация DHFR приводит к сверхэкспрессии MSH3 и вызывает лекарственно-устойчивый рецидив рака.

Напротив, потеря MSH3 может привести к дефициту репарации ошибочного спаривания и генетической нестабильности, которые были идентифицированы как особенно распространенные канцерогенные эффекты при колоректальном раке человека. Мутации, вызывающие нокдаун MSH3 , могут привести к снижению способности клеток восстанавливать длинные петли вставки/делеции, вызывая микросателлитную нестабильность (MSI) в геноме и позволяя увеличивать частоту соматических мутаций. Повышенные микросателлитные изменения в выбранных тетрануклеотидных повторах (EMAST) представляют собой тип MSI, при котором локусы, содержащие тетрануклеотидные повторы AAAG или ATAG, особенно нестабильны. Фенотипы EMAS особенно распространены: почти в 60% случаев спорадического колоректального рака наблюдаются высокие уровни EMAS, связанные с высоким уровнем клеток с дефицитом MSH3 в опухолях.

Дальнейшее чтение

• Марти Т.М., Кунц С., Флек О. (2002). «Пути восстановления несоответствия ДНК и предотвращения мутаций» . Дж. Селл. Физиол . 191 (1): 28–41. дои : 10.1002/jcp.10077 . ПМИД   11920679 . S2CID   35468455 .
• Фуджи Х., Симада Т. (1989). «Выделение и характеристика клонов кДНК, полученных из дивергентно транскрибируемого гена в области выше гена дигидрофолатредуктазы человека» . Ж. Биол. Хим . 264 (17): 10057–64. дои : 10.1016/S0021-9258(18)81766-5 . ПМИД   2722860 .
• Чен М.Дж., Шимада Т., Моултон А.Д. и др. (1984). «Функциональный ген дигидрофолатредуктазы человека» . Ж. Биол. Хим . 259 (6): 3933–43. дои : 10.1016/S0021-9258(17)43186-3 . ПМИД   6323448 .
• Шинья Э, Симада Т (1994). «Идентификация двух элементов-инициаторов в двунаправленном промоторе генов дигидрофолатредуктазы человека и белка репарации несоответствия 1» . Нуклеиновые кислоты Рез . 22 (11): 2143–9. дои : 10.1093/нар/22.11.2143 . ПМК   308133 . ПМИД   8029024 .
• Райзингер Дж.И., Умар А., Бойд Дж. и др. (1996). «Мутация MSH3 при раке эндометрия и доказательства его функциональной роли в гетеродуплексном восстановлении». Нат. Жене . 14 (1): 102–5. дои : 10.1038/ng0996-102 . ПМИД   8782829 . S2CID   25456490 .
• Ватанабэ А., Икедзима М., Сузуки Н., Симада Т. (1997). «Геномная организация и экспрессия человеческого гена MSH3». Геномика . 31 (3): 311–8. дои : 10.1006/geno.1996.0053 . ПМИД   8838312 .
• Накадзима Э., Оримо Х., Икедзима М., Симада Т. (1996). «Полиморфизм повторов из девяти пар оснований в экзоне 1 гена hMSH3» . Япония. Дж. Хум. Жене . 40 (4): 343–5. дои : 10.1007/BF01900603 . ПМИД   8851770 .
• Ачарья С., Уилсон Т., Градия С. и др. (1997). «hMSH2 образует специфические комплексы, связывающие ошибочные пары, с hMSH3 и hMSH6» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 93 (24): 13629–34. Бибкод : 1996PNAS...9313629A . дои : 10.1073/pnas.93.24.13629 . ЧВК   19374 . ПМИД   8942985 .
• Герретт С., Уилсон Т., Градиа С., Фишел Р. (1998). «Взаимодействие человеческого hMSH2 с hMSH3 и hMSH2 с hMSH6: исследование мутаций, обнаруженных при наследственном неполипозном колоректальном раке» . Мол. Клетка. Биол . 18 (11): 6616–23. дои : 10.1128/mcb.18.11.6616 . ПМК   109246 . ПМИД   9774676 .
• Чеккотти С., Чиотта С., Фронза Г. и др. (2000). «Множественные мутации и сдвиги рамки считывания являются отличительными чертами дефектного hPMS2 в трансфицированных pZ189 опухолевых клетках человека» . Нуклеиновые кислоты Рез . 28 (13): 2577–84. дои : 10.1093/нар/28.13.2577 . ПМК   102707 . ПМИД   10871409 .
• Оримо Х., Накадзима Э., Ямамото М. и др. (2000). «Связь между однонуклеотидными полиморфизмами в гене hMSH3 и спорадическим раком толстой кишки с микросателлитной нестабильностью» . Дж. Хум. Жене . 45 (4): 228–30. дои : 10.1007/s100380070031 . ПМИД   10944853 .
• Кларк А.Б., Валле Ф., Дрочманн К. и др. (2001). «Функциональное взаимодействие ядерного антигена пролиферирующих клеток с комплексами MSH2-MSH6 и MSH2-MSH3» . Ж. Биол. Хим . 275 (47): 36498–501. дои : 10.1074/jbc.C000513200 . ПМИД   11005803 .
• Клечковска Х.Э., Марра Г., Леттьери Т., Йирични Дж. (2001). «hMSH3 и hMSH6 взаимодействуют с PCNA и колокализуются с ним в фокусах репликации» . Генс Дев . 15 (6): 724–36. дои : 10.1101/gad.191201 . ПМК   312660 . ПМИД   11274057 .
• Шмутте С., Садофф М.М., Шим К.С. и др. (2001). «Взаимодействие белков восстановления несоответствия ДНК с человеческой экзонуклеазой I». Ж. Биол. Хим . 276 (35): 33011–8. дои : 10.1074/jbc.M102670200 . ПМИД   11427529 .
• Ван Ц., Чжан Х., Герретт С. и др. (2001). «Аденозиновый нуклеотид модулирует физическое взаимодействие между hMSH2 и BRCA1» . Онкоген . 20 (34): 4640–9. дои : 10.1038/sj.onc.1204625 . ПМИД   11498787 .
• Мазурек А., Берардини М., Фишел Р. (2002). «Активация гомологов MutS человека повреждением ДНК 8-оксо-гуанина» . Ж. Биол. Хим . 277 (10): 8260–6. дои : 10.1074/jbc.M111269200 . ПМИД   11756455 .
• Плотц Г., Рэдл Дж., Бригер А. и др. (2002). «hMutSalpha образует АТФ-зависимый комплекс с hMutLalpha и hMutLbeta на ДНК» . Нуклеиновые кислоты Рез . 30 (3): 711–8. дои : 10.1093/нар/30.3.711 . ПМЦ   100294 . ПМИД   11809883 .
• Арзиманоглу II, Хансен Л.Л., Чонг Д. и др. (2002). «Частая LOH в hMLH1, сильно вариабельный SNP в hMSH3 и незначительная нестабильность кодирования при раке яичников». Противораковые рез . 22 (2А): 969–75. ПМИД   12014680 .
• Охта С., Сиоми Ю., Сугимото К. и др. (2002). «Протеомный подход к идентификации белков, связывающих ядерный антиген пролиферирующих клеток (PCNA), в лизатах клеток человека. Идентификация комплекса CHL12/RFCs2-5 человека как нового PCNA-связывающего белка» . Ж. Биол. Хим . 277 (43): 40362–7. дои : 10.1074/jbc.M206194200 . ПМИД   12171929 .