ERCC6

La proteína de reparación por escisión de ADN ERCC-6 (también proteína CS-B ) es una proteína que en humanos está codificada por el gen ERCC6 . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} El gen ERCC6 se encuentra en el brazo largo del cromosoma 10 en la posición 11.23. ^{[ 7 ]}

Tener una o más copias de una mutación en el gen ERCC6 causa el síndrome de Cockayne , tipo II.

El ADN puede dañarse por la radiación ultravioleta, toxinas, sustancias radiactivas e intermediarios bioquímicos reactivos como los radicales libres . La proteína ERCC6 participa en la reparación del genoma cuando genes específicos que se encuentran en transcripción (denominados genes activos ) están inoperantes; por lo tanto, ERCC6 actúa como una proteína de reparación por escisión acoplada a la transcripción , siendo una de las enzimas fundamentales en la reparación de genes activos. ^{[ 7 ]}

Se ha descubierto que CSB presenta propiedades ATPasa ; sin embargo, existen publicaciones contradictorias respecto al efecto de la concentración de ATP en la actividad de CSB. ^{[ 8 ]} La evidencia más reciente sugiere que ADP / AMP regula alostéricamente a CSB. ^{[ 6 ]} Por lo tanto, se ha especulado que CSB podría promover la formación de complejos proteicos en los sitios de reparación, en función de la relación de carga ATP/ADP.

La conservación de los motivos de helicasa en la CSB eucariota es evidente; los siete dominios principales de la proteína se conservan entre numerosas helicasas de ARN y ADN. Se ha realizado un análisis estructural detallado de la CSB; los motivos I, Ia, II y III se denominan colectivamente dominio 1, mientras que los motivos IV, V y VI comprenden el dominio 2. Estos dominios rodean una hendidura interdominio involucrada en la unión e hidrólisis de ATP. Los motivos III y IV están muy cerca del sitio activo ; por lo tanto, los residuos en estas regiones estabilizan la unión de ATP/ADP mediante enlaces de hidrógeno . ^{[ 9 ]} Se ha propuesto que el dominio 2 afecta la unión al ADN después de cambios conformacionales inducidos derivados de la hidrólisis de ATP . Aún no se han identificado los residuos específicos involucrados en la unión génica. ^{[ 10 ]}

Las raíces evolutivas de CSB han llevado a algunos a afirmar que exhibe actividad helicasa. ^{[ 11 ]} La evidencia de las propiedades helicasa de CSB es muy controvertida; sin embargo, se ha descubierto que la proteína participa en el tráfico intracelular, una función tradicional de las helicasas. Las complejas interacciones entre las proteínas de reparación del ADN sugieren que la CSB eucariota mantiene algunas, pero no todas, las funciones de sus precursores procariotas . ^{[ 12 ]}

Se ha demostrado que CSB interactúa con P53 . ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Se ha demostrado que CSB actúa como factor de remodelación de la cromatina para la ARN polimerasa II . Cuando la ARN polimerasa II se detiene debido a un error en el genoma, CSB remodela la doble hélice del ADN para permitir el acceso de las enzimas reparadoras a la lesión. ^{[ 15 ]}

La CSB participa en la vía de reparación por escisión de bases (BER). Esto se debe a las interacciones demostradas con la endonucleasa AP humana, aunque no se han observado in vitro interacciones entre la CSB recombinante y la endonucleasa IV de E. coli, ni con fragmentos del extremo N-terminal de la endonucleasa AP humana . Específicamente, la CSB estimula la actividad de incisión del sitio AP de la endonucleasa AP independientemente del ATP. ^{[ 16 ]}

Además de la vía BER, CSB está altamente integrada en la vía de reparación por escisión de nucleótidos (NER). Mientras que BER utiliza glicosilasas para reconocer y corregir lesiones no voluminosas, NER es particularmente versátil en la reparación del ADN dañado por la radiación UV mediante la eliminación de bases oxidadas. El papel de CSB en NER se manifiesta mejor a través de las interacciones con los receptores de células T , en las que la colaboración proteica es clave para la unión eficaz del antígeno. ^{[ 17 ]}

Se ha demostrado que la eliminación del gen ERCC6 en células progenitoras neuronales humanas disminuye tanto la neurogénesis como la diferenciación neuronal. Ambos mecanismos son clave en el desarrollo cerebral, lo que explica las deficiencias cognitivas características del síndrome de Cockayne , como el retraso en el desarrollo del sistema nervioso , que de otro modo no parecen estar relacionadas con síntomas como la fotosensibilidad y la pérdida auditiva . ^{[ 18 ]}

En humanos, el síndrome de Cockayne (SC) es una leucodistrofia autosómica recesiva poco frecuente (asociada a la degradación de la sustancia blanca ). El SC surge de mutaciones en la línea germinal de dos genes : CSA ( ERCC8 ) o CSB ( ERCC6 ). Aproximadamente dos tercios de los pacientes con SC presentan una mutación en el gen CSB (ERCC6) . ^{[ 19 ]} Las mutaciones en ERCC6 que causan el SC afectan tanto al tamaño de la proteína como a los residuos de aminoácidos específicos utilizados en la biosíntesis. Los pacientes con SC tipo II suelen tener CSB acortado y/o mal plegado, lo que interrumpe la expresión y transcripción génica. El efecto biológico característico del mal funcionamiento de ERCC6 es la muerte de las células nerviosas , lo que provoca envejecimiento prematuro y defectos del crecimiento. ^{[ 7 ]}

El grado en que el mal funcionamiento de CSB dificulta la reparación oxidativa influye considerablemente en el funcionamiento neurológico de los pacientes. Las dos subformas del trastorno (la última de las cuales corresponde a defectos de ERCC6) —CS -A y CS-B— causan problemas en la reparación oxidativa, aunque los pacientes con CS-B presentan con mayor frecuencia problemas del sistema nervioso derivados del daño a esta vía. La mayoría de los pacientes con CS tipo II presentan fotosensibilidad debido a las propiedades altamente oxidativas de la luz ultravioleta. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Si bien dos copias del gen ERCC6 mutado dan lugar al síndrome de Cowden (SC), la posesión de una sola copia del gen ERCC6 mutado se asocia con defectos similares, pero más leves, que el SC, incluyendo distrofia retiniana , arritmias cardíacas e inmunodeficiencia . ^{[ 22 ]} Por lo tanto , los individuos que son portadores heterocigotos tienen un mayor riesgo de sufrir trastornos pleiotrópicos similares a los de los portadores homocigotos afectados por el SC.

Se considera que las proteínas CSB y CSA funcionan en la reparación por escisión de nucleótidos acoplada a la transcripción (TC-NER). Las células deficientes en CSB y CSA no pueden reparar preferentemente los dímeros de pirimidina de ciclobutano inducidos por UV en genes que se transcriben activamente , lo que concuerda con una respuesta TC-NER fallida. ^{[ 23 ]} CSB también se acumula en los sitios de roturas de doble cadena del ADN de manera dependiente de la transcripción e influye en la reparación de roturas de doble cadena . ^{[ 24 ]} La proteína CSB facilita la reparación recombinacional homóloga de roturas de doble cadena y reprime la unión de extremos no homólogos . ^{[ 24 ]}

En una célula dañada, la proteína CSB se localiza en los sitios de daño del ADN . El reclutamiento de CSB a los sitios dañados está influenciado por el tipo de daño del ADN y es más rápido y robusto en el siguiente orden: enlaces cruzados entre cadenas > roturas de doble cadena > monoaductos > daños oxidativos. ^{[ 19 ]} La proteína CSB interactúa con la proteína SNM1A ( DCLRE1A ), una exonucleasa 5'-3', para promover la eliminación de los enlaces cruzados entre cadenas del ADN. ^{[ 25 ]}

Los polimorfismos de un solo nucleótido en el gen ERCC6 se han correlacionado con un riesgo significativamente mayor de ciertas formas de cáncer . Una mutación específica en la posición 1097 (M1097V), así como los polimorfismos en el residuo de aminoácido 1413, se han asociado con un mayor riesgo de cáncer de vejiga en sujetos experimentales en Taiwán; además, se ha argumentado que M1097V desempeña un papel clave en la patogénesis . ^{[ 26 ]} El polimorfismo Rs1917799 se ha asociado con un mayor riesgo de cáncer gástrico en sujetos experimentales chinos, ^{[ 27 ]} y las mutaciones en el codón 399 se han correlacionado con la aparición de cánceres orales entre pacientes taiwaneses. ^{[ 28 ]} Otro estudio encontró un conjunto diverso de mutaciones en el gen ERCC6 entre pacientes chinos con cáncer de pulmón en comparación con la población general (en términos de significación estadística), pero no logró identificar polimorfismos específicos correlacionados con la enfermedad de los pacientes. ^{[ 29 ]}

La reparación defectuosa del ADN está implicada causalmente en el desarrollo tumoral debido a la incapacidad de las proteínas disfuncionales para corregir los genes responsables de la apoptosis y el crecimiento celular. Sin embargo, la gran mayoría de los estudios sobre los efectos de la inactivación o las mutaciones del gen ERCC6 en el cáncer se basan en correlaciones estadísticas de los datos disponibles de los pacientes, en lugar de un análisis mecanicista del inicio del cáncer in vivo . Por lo tanto, la confusión derivada de las interacciones proteína-proteína, proteína-sustrato y/o sustrato-sustrato impide concluir que las mutaciones en ERCC6 causen cáncer de forma individual.

• Entrada de GeneReviews/NCBI/NIH/UW sobre el síndrome de Cockayne
• Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : Q03468 (proteína de reparación por escisión de ADN ERCC-6) en el PDBe-KB .