REPARCIÓN DEL DNA: MECANISMOS BIOLÓGICOS MECANISMOS BIOLÓGICOS

Dra Elena Castro Marcos

The Institute of Cancer Research & Royal Marsden NHS Trust FoundationThe Institute of Cancer Research & Royal Marsden NHS Trust Foundation

Friedberg E, Nat Rev Canc, 2001

1. Mismatch Repair (MMR)

2. Reparación por Escisión de Bases (BER)

• Short path• Long path

3. Reparación por Escisión de Nucleótidos (NER)

• Global Genome (GG-NER)• Transcription-coupled (TC-NER)

4. Reparación de Rotura de Doble Cadena (DSBR)

• Recombinación Homóloga (HR)• Single Strand Annealing (SSA)Single Strand Annealing (SSA)• Conversión Génica (GC/DSBR/HR)

• Recombinación No Homóloga (NHEJ)

Modificado de Hoejimakers J, Nature, 2001

1. MISMATCH REPAIR (MMR)

Mismatch repair

Friedberg E, Nat Rev Canc, 2001

Mismatch repair

Modificado de Hoejimakers J, Nature, 2001

Mismatch repair

Ca colorrectal asociado a HNPCC presenta inserciones/deleciones en regiones repetitivas (MSI)

Bacterias dMMR : apareamientos erroneos expansión/contracción de secuencias repetitivas Bacterias dMMR : apareamientos erroneos, expansión/contracción de secuencias repetitivas.

Genes homólogos a los MMR bacterianos. MSH2, MLH1, MLH3, PMS1, PMS2, MSH6

Mutaciones germinales de MSH2 y MLH1 son las más frecuentes (≈ 90%)Mutaciones germinales de MSH2 y MLH1 son las más frecuentes ( 90%)

Inestabilidad en todo el genoma. Genes con secuencias repetitivas:

TGF-βRII, Bax, IGF2-R, APC, PTEN, MSH3, MSH6 TGF βRII, Bax, IGF2 R, APC, PTEN, MSH3, MSH6

Tumores extracolonicos de HNPCC (endometrio, gastico, ovario, intestino delgado, páncreas…)

Tumores esporádicos: Metilación del promotor de MLH1p p

Aaltonen L, Science, 1993, Peltomaki, Cancer Res, 1993, Ionov, Nature, 1993, Thibodeau, Science, 1993Fishel, Cell, 1993; Leach, Cell, 1993; Lindblom, Nat Genet, 1993; Bronner 1994; Papadopoulus, Science, 1994; Nicolaides, Nature, 1994;

Lipkin, Nat Genet, 2000.Lipkin, Nat Genet, 2000.Markowitz, Science, 1995; Rampino, Science, 1997; Souza, Nat Genet, 1996

Kane, Cancer Res, 1997; Herman, Proc Natl Acad Sci USA, 1998

Mismatch repair

La inactivación de MLH1 y MSH2 se asocia a H-IMS

Panel de 5 microsatélitesMicrosatélite Localización

Panel de 5 microsatélites

- MSS: Inestabilidad en ninguno de ellos

- MSI-L: Inestabilidad en 1

BAT25 4q12

BAT26 2p16.3‐p21

D5S346 5q21‐22MSI L: Inestabilidad en 1

- MSI-H: Inestabilidad en ≥2D17S250 17q11.2‐q12

D2S123 2p16

Boland, Cancer Res, 1998

Correlación entre MSI y expresión MMR genes (IHQ)

Lindor JCO 2002Lindor, JCO, 2002

dMMR CCR mejor pronóstico que pMMR. j p q p

No beneficio en tratamiento con 5-FU?

Incluir MMR status como factor de riesgo en estadio II al considerar 5-FU?

Ribic, NEJM, 2003; Sargent, JCO, 2010; Bertagnolli, JCO, 2011

2. ESCISIÓN DE BASES (BER)

Modificado de Hoejimakers J, Nature, 2001

XRCC1

Interactúa con multiples proteínas de BERMutaciones inactivantes se asocian con sensibilidad a RI y a agentes alquilantesy gMás de 60 polimorfismos.

- XRCC1 Arg399Gln. Implicación funcional- BRCT1 (PARP1)- 23-36% población general - Asociacion con incidencia de diferentes tumores en fumadores y con respuesta a platinos y RT

Ladiges WC, Oncogene, 2006

MYH

Glicosilasa que reconoce 8-oxoguanina.

A:8-oxoguanina G:C>T:A

Poliposis asociada a MYH (MAP)

- Mutación bi-alelica. (Herencia autosómica recesiva)- Y165C y G382D- Poliposis atenuadaPoliposis atenuada- G:C>T:A: - APC y KRAS

3. ESCISIÓN DE NUCLEÓTIDOS (NER)

Modificado de Hoejimakers J, Nature, 2001

Xeroderma PigmentosoXPA-XPGHipersensibilidad celular a radiación UV

Síndrome de CockayneCSA-CSBHipersensibilidad a UV. Alteraciones del Hipersensibilidad celular a radiación UV

Riesgo de tumores cutáneos x1000 Hipersensibilidad a UV. Alteraciones del

desarrolloNo mayor incidencia de cáncer. Progeria

Schumacher, Mol Cel Endocrinol, 2009

4. ROTURAS DE DOBLE CADENA

Recombinación Homóloga

R t d d bl d

Recombinación No Homóloga

R t d d bl d- Roturas de doble cadena- DNA homólogo como molde- Fase S, G2

Exacta (LOH)

- Roturas de doble cadena- No precisa DNA molde- Todo el ciclo (G0, G1)

Rápida - Exacta (LOH)- Meiosis (gametogénesis)- Mitosis

- Rápida - Perdida de DNA. Translocaciones- Recombinación somática V(D)J

San Filippo, Annu Rev Biochem, 2008Sonoda, DNA repair, 2006

Jackson, Carcinogenesis, 2002Harber, Trend Gen, 2000

Recombinación Homóloga

Crossover Conversión Génica y Crossover

Conversión Génica

Recombinación Homóloga

MRE11 RAD50

NSB1

MRNMRN

RAD51BRCA2

XRCC2

XRCC3

SSA CG

Modificado de San Filippo, Annu Rev Biochem, 2008

Recombinación No Homóloga

Lieber, Mol Cell Biol, 2010

Recombinación No Homóloga

BRCA2Imprescindible para HRRegulado por CDKsNecesario para activación de RAD51Inestabilidad cromosómica: Perdida de CG no afecta SSA o NHEJInestabilidad cromosómica: Perdida de CG, no afecta SSA o NHEJ

BRCA1Unión a RAD51 y BRCA2yRegulación uperstream: Perdida de CG y SSASeñalización del daño y regulación del ciclo celular

Gudmmunsdottir, Oncogene, 2006Mullan, Oncogene, 2006

Letalidad Sintética

Inhibición de PARP1(No BER)

BRCA+/+ y BRCA+/- BRCA-/-

Rotura de doble cadena Rotura de doble cadena

CG (HR) NHEJ o SSA

Estabilidad genómicaSupervivencia celular

Inestabilidad genómicaMuerte celular Sup r nc a c u ar Muerte celular