O complexo MRN (equivalente ao complexo MRX en lévedos) é un complexo proteico que consta das proteínas Mre11, Rad50 e Nbs1 (tamén chamada nibrina en humanos e denominada Xrs2 en lévedos). En eucariotas, o complexo MRN/X exerce unha importante función na procesamento inicial das roturas de dobre febra do ADN antes da súa reparación por recombinación homóloga ou unión de extremos non homólogos. O complexo MRN únese avidamente a roturas de dobre febra tanto in vitro coma in vivo e pode servir para manter ligados os extemos rotos antes de que se reparen por unión de extremos non homólogos ou para iniciar a resección de extremo de ADN previa á reparación por recombinación homóloga. O complexo MRN tamén participa na activación da quinase de punto de control ATM en resposta a danos no ADN. A produción de oligonucleótidos curtos monocatenarios pola actividade da endonuclease Mre11 foi implicada na activación de ATM polo complexo MRN.

Ascendencia evolutiva e función biolóxica O complexo MRN foi estudado principalmente en eucariotas. Porén, traballos recentes mostran que dous dos tres compoñentes proteicos deste complexo, Mre11 e Rad50, están tamén conservados en arqueas existentes. Este descubrimento suxire que compoñentes clave do complexo MRN eucariota derivan por descendencia evolutiva das arqueas. Na arquea Sulfolobus acidocaldarius, a proteína Mre11 interacciona coa proteína Rad50 e parece ter un papel activo na reparación de danos no ADN introducidos experimentalmente por radiación gamma. De xeito similar, durante a meiose no protista eucariota Tetrahymena cómpre a intervención de Mre11 para a reparación de danos no ADN, nese caso roturas de dobre febra, por un proceso que probablemente implica a recombinación homóloga.

Función biolóxica Reparación de roturas de dobre febra do ADN En eucariotas, o complexo MRN (por cooperación das súas subunidades) foi identificado como un elemento crucial en moitos estadios do proceso de reparación de roturas de dobre febra do ADN: na detección inicial dunha lesión, parando o ciclo celular para permitir a reparación, na selección dunha vía de reparación específica (é dicir, a recombinación homóloga ou a unión de extremos non homólogos) e para proporcionar mecanismos para iniciar a reconstrución da molécula de ADN (principalmente por xustaposición espacial dos extremos de cromosomas rotos). A detección inicial pénsase que está controlada tanto por Nbs1 coma por MRE11. Igualmente, a regulación do punto de control do ciclo celular é en último extremo controlada pola actividade de fosforilación da quinase ATM, cuxa vía depende de Nbs1 e de MRE11. MRE11 soa sábese que contribúe á selección da vía de reparación, mentres que MRE11 e Rad50 funcionan xuntas para aliñar espacialmente as moléculas de ADN: Rad50 mantén xuntas dúas moléculas de ADN liñais mentres que MRE11 axusta con precisión o aliñamento ao unirse aos extremos dos cromosomas rotos.

Mantemento dos telómeros Os telómeros maneñen a integridade dos extremos de cromosomas liñais durante a replicación e protéxeos de ser recoñecidos como roturas de dobre febra pola maquinaria de reparación do ADN. A MRN participa no manemento do telómero primariamente por asociación coa proteína TERF2 do complexo chamado telosoma ou shelterin. Estudos adicionais suxeriron que Nbs1 é un compoñente proteico necesario para a elongación do telómero pola telomerase. Adicionalmente, observouse que o knockdown de MRN reduce significativamente a lonxitude do saínte colgante G nos extremos teloméricos humanos, o cal podería inhibir a correcta formación do denominado bucle T, desestabilizando o telómero no seu conxunto. O alongamento do telómero en células cancerosas polo mecanismo do alongamento alternativo dos telómeros (ALT, polas súas siglas en inglés) é tamén dependente de MRN, especialmente da subunidade Nbs1. O conxunto destes estudos indica que o MRN xoga un papel crucial no mantemento da lonxitude e da integridade dos telómeros.

Papel en doenzas humanas Identificáronse mutacións en MRE11 en pacientes co trastorno similar á ataxia-telanxiectasia (ATLD). As mutacións en RAD50 están ligadas ao trastorno similar á síndrome de rotura de Nimega (NBSLD). As mutacións no xene NBN, que codifica a Nbs1 humana do complexo MRN, son causa da síndrome de Nimega (ou síndrome de rotura de Nijmegen). Os tres trastornos mencionados pertencen a un grupo de síndromes de inestabilidade cromosómica que están asociados co deficiente funcionamento da resposta de reparación de danos no ADN e co incremento da sensibilidade celular á radiación ionizante.

Papel no cancro humano Os papeis do complexo MRN no desenvolvemento do cancro son tan variados coma as súas funcións biolóxicas. As roturas de dobre febra no ADN, que o complexo vixía e sinala para a súa reparación, poden por si mesmas ser a causa de alteracións xenéticas carcinoxénicas, o que suxire que o MRN proporciona un efecto protector durante a homeostase das células normais. Porén, documentouse a regulación á alza das subunidades do complexo MRN en certas liñas celulares cancerosas cando se comparaban con células somáticas non malignas, o que suxire que algunhas células cancerosas desenvolveron unha dependencia da sobreexpresión de MRN. Como as células tumorais teñen maiores taxas mitóticas comparadas con células non malignas, iso non era completamente inesperado, xa que é plausible que un aumento da taxa de replicación do ADN necesite maiores niveis nucleares de complexo MRN. Porén, hai evidencias crecentes de que o MRN é de seu un compoñente da carcinoxénese, da metástase e da agresividade do cancro global.

Tumoroxénese En modelos de ratos, as mutacións na subunidade Nbs1 do MRN por si soas (producen o análogo fenotípico da síndrome de Nimega en humanos) non poden producir tumoroxénese. Porén, o rato con dobre knockout con Nbs1 mutado que eran tamén nulos para o xene supresor de tumores p53 presentaban un comezo dos tumores significativamente máis temperán que os controis con p53 de tipo silvestre. Isto implica que as mutacións en Nbs1 son suficientes para a tumoroxénese; unha falta de malignidade no control parece atribuíble á actividade de p53, e non á benignidade das mutacións en Nbs1. A ampliación dos estudos confirmou un incemento nos linfomas de células B e de células T nos ratos con mutacións para Nbs1 en conxunción coa supresión de p53, indicando a potencial inactivación de p53 na linfomaxénese, que ocorre máis a miúdo en pacientes da síndrome de Nimega. O knockdown de MRE11 en varias liñas celulares de cancro humanas tamén foi asociado cun incremento ao triplo no nivel da proteína supresora de tumores p16INK4a, que é capaz de inducir a senescencia celular e, en consecuencia, detén a proliferación de células tumorais. Isto pénsase que é o resultado da metilación do xene promotor p16INK4 por MRE11. Estes datos suxiren que manter a integridade e os niveis normais de expresión de MRN proporcionan un efecto protector contra a tumoroxénese.

Metástase A supresión da expresión de MRE11 en liñas cancerosas de células de mama humanas modificadas por enxeñaría xenética (MCF7) e de células óseas (U2OS) resultou na diminución da capacidade migratoria destas células, o que indica que o MRN pode facilitar o espallamento metastático do cancro. A diminución da expresión das metaloproteinass de matriz MMP-2 e MMP-3, que se sabe facilitan a invasión e a metástase, dábase simultaneamente nestas células con knockdown para MRE11. Similarmente, a sobreexpresión de Nbs1 en mostras de carcinoma de células escamosas de cabeza e pescozo humano (HNSCC) inducen a transición epitelial–mesenquimal, que xoga un papel fundamental na metástase do cancro. Nese mesmo estudo, os niveis de Nbs1 eran significativamente maiores en mostras de tumores secundarios que en mostras do tumor primario, proporcionando probas dunha correlación positiva entre o espallamento metastático de células tumorais e os niveis de expresión de MRN. Todos estes datos suxiren que polo menos dúas das tres subunidades de MRN exercen un papel na mediación da metástase tumoral, probablemente pola asociación entre a sobreexpresión de MRN e os mecanismos de migración celular endóxenos (transición epitelial-mesenquimal) e exóxenos (estrutura da matriz extracelular).

Agresividade do tumor As células cancerosas case universalmente posúen mecanismos de mantemento dos telómeros regulados á alza o que permite o seu potencial replicativo ilimitado. O papel biolóxico do complexo MRN no mantemento dos telómeros motivou moitas investigacións que ligan o MRN á inmortalidade das células cancerosas. En liñas celulares humanas HNSCC, a disrupción do xene Nbs1 (que regula á baixa a expresión de todo o complexo MRN), resultou na redución da lonxitude dos telómeros e persistentes danos letais no ADN nestas células. Cando se combina co tratamento cun inhibidor de PARP (da poli (ADP-ribosa) polimerase) ou PARPi, estas células mostraron unha redución aínda máis grande da lonxitude dos telómeros, detendo a proliferación das células tumorais tanto in vitro coma in vivo en modelos de ratos enxertados con varias liñas celulares HNSCC. Aínda que o tratamento con PARPi só induce a apoptose en liñas celulares de cancro coa mutación BRCA, este estudo mostra que a regulación á baixa de MRN pode sensibilizar células competentes para BRCA (as que non posúen a mutación en BRCA) ao tratamento con PARPi, ofrecendo un xeito alternativo de controlar a agresividade do tumor.

O complexo MRN foi tamén implicado en varias vías que contibúen á insensibilidade de células nais cancerosas aos efectos dos danos no ADN da quimioterapia e a radioterapia, que é unha fonte de agresividade tumoral global. Especificamente, o inhibidor de MRN Mirin (inhibe MRE11) distorsiona a capacidade da quinase ATM de controlar o punto de control de danos no ADN G2-M, que se require para reparar de roturas de dobre febra no ADN. A perda deste punto de control desmantela a capacidade das células nais cancerosas de reparar as lesións xenéticas letais, facéndoas vulnerables a axentes terapéuticos que danan o ADN. Igualmente, a sobreexpresión de Nbs1 en células HNSCC correlacionouse cun incremento na activación da vía PI3K/AKT, que contribúe á agresividade do tumor ao reducir a apoptose. En conxunto, as células cancerosas parecen depender da sinalización de MRN e das capacidades de reparación en resposta a danos no ADN para conseguiren resistencia ás modernas quimioterapias e radioterapias.

Notas

Véxase tamén Outros artigos Recombinación homóloga MRE11A Rad50 Nibrina

Categoría:Complexos proteicos