MSH3

La proteína de reparación de errores de apareamiento del ADN , homólogo 3 de MutS (MSH3), es un homólogo humano de la proteína bacteriana MutS que participa en el sistema de reparación de errores de apareamiento (MMR). MSH3 normalmente forma el heterodímero MutSβ con MSH2 para corregir bucles largos de inserción/deleción y apareamientos erróneos de bases en microsatélites durante la síntesis de ADN. Se ha encontrado una capacidad deficiente para MMR en aproximadamente el 15 % de los cánceres colorrectales , y se pueden encontrar mutaciones somáticas en el gen MSH3 en casi el 50 % de los cánceres colorrectales con deficiencia de MMR. ^{[ 5 ]}

En humanos, el gen que codifica MSH3 se encuentra en el cromosoma 5, en la región 5q11-q12, corriente arriba del gen de la dihidrofolato reductasa (DHFR). ^{[ 6 ] [ 7 ]} MSH3 está codificado por 222 341 pares de bases y produce una proteína compuesta por 1137 aminoácidos. ^{[ 8 ]}

MSH3 se expresa típicamente a niveles bajos en varias líneas celulares transformadas, incluidas HeLa , K562 , HL-60 y CEM, así como en una amplia gama de tejidos normales, como bazo, timo, próstata, testículo, ovario, intestino delgado, colon, leucocitos de sangre periférica, corazón, cerebro, placenta, pulmón, hígado, músculo esquelético, riñón y páncreas. Aunque los niveles de expresión de MSH3 varían ligeramente de un tejido a otro, su expresión generalizada a niveles bajos indica que es un gen "constitutivo" que se expresa comúnmente en todas las células. ^{[ 7 ]}

La sobreexpresión de MSH3 disminuyó la capacidad de reparación de errores de apareamiento (MMR). Cuando MSH3 se sobreexpresa, se producen cambios drásticos en los niveles relativos de formación de MutSβ a expensas de MutSα. MutSα es responsable de los errores de apareamiento de bases y de los bucles cortos de inserción/deleción, mientras que MutSβ repara los bucles largos de inserción/deleción en el ADN. Un cambio drástico en los niveles relativos de estos complejos proteicos puede conducir a una disminución de la capacidad de MMR. En el caso de la sobreexpresión de MSH3, MSH2 forma heterodímeros preferentemente con MSH3, lo que da lugar a altos niveles de MutSβ y a la degradación de la proteína MSH6 , que normalmente forma complejos con MSH2 para formar MutSα. ^{[ 9 ]}

Se ha demostrado que MSH3 interactúa con MSH2, PCNA y BRCA1 . Estas interacciones forman complejos proteicos que suelen estar implicados en la supresión de tumores y en la reparación del ADN.

La interacción primaria de MSH3 implica la formación del complejo MutSβ con MSH2. MutSβ se forma como un heterodímero de MSH2 y MSH3 con dos regiones de interacción primarias: una región amino-terminal y una región carboxi-terminal . ^{[ 10 ]} La región N-terminal de MSH3 (aminoácidos 126-250) contacta con la región N-terminal de MSH2 aa 378-625. Las regiones C-terminales se conectan en aa 1050-1128 de MSH3 y aa 875-934 de MSH2. Las regiones de unión en MSH2 son idénticas cuando se unen a MSH3 o MSH6. ^{[ 10 ]} Las regiones de unión de nucleótidos de adenina en MSH3 y MSH2 no están contenidas en ninguna de las regiones de interacción involucradas en la dimerización, lo que permite que MutSβ se una al ADN y realice MMR.

El antígeno nuclear de células proliferantes (PCNA) es una proteína implicada en la reparación de errores de apareamiento (MMR) posterior a la replicación. Se ha demostrado que PCNA se une al heterodímero MutSβ mediante un motivo de unión en el dominio N-terminal de MSH3. La unión de PCNA localiza el complejo MutSβ en los focos de replicación, lo que indica que PCNA ayuda a iniciar la reparación guiando a MutSβ y otras proteínas reparadoras hacia los extremos libres del ADN recientemente replicado. ^{[ 11 ]}

La función principal de MSH3 es mantener la estabilidad del genoma y suprimir tumores mediante la formación del heterodímero MutSβ para corregir bucles de inserción/deleción largos y apareamientos erróneos de bases. En el caso de bucles de inserción/deleción largos, el ADN se curva severamente y los pares de bases posteriores pueden desparejarse y quedar expuestos. MutSβ reconoce bucles de inserción/deleción de 1 a 15 nucleótidos; la unión a estos bucles se logra insertando el dominio de unión a apareamientos erróneos de MSH3 y parte del dominio de unión a apareamientos erróneos de MSH2 en el surco formado por la curvatura extrema del ADN causada por el bucle de inserción/deleción. ^{[ 12 ]}

La función más importante de MSH3 en el cáncer es la supresión de tumores mediante la reparación de mutaciones somáticas en el ADN que se producen como resultado de apareamientos erróneos de bases y bucles de inserción/deleción. Tanto la pérdida como la sobreexpresión de MSH3 pueden tener efectos carcinogénicos .

La sobreexpresión de MSH3 puede provocar cambios drásticos en los niveles relativos de MutSα y MutSβ. Normalmente, MutSβ se expresa en niveles relativamente bajos en todas las células, mientras que MutSα se encuentra en niveles altos. Si bien ambas proteínas tienen una función redundante en la reparación de pares de bases, MutSα suele reparar los errores de apareamiento de bases y también repara los bucles de inserción/deleción cortos más comunes. Cuando MSH3 se sobreexpresa en gran medida, actúa como un secuestrador de MSH2 y los niveles relativos de MutSβ y MutSα cambian drásticamente a medida que las proteínas MSH6 no apareadas se degradan y MutSα se agota. MutSβ puede compensar en cierta medida la pérdida de las funciones de corrección de errores de apareamiento de bases, pero no es adecuada para reparar muchos bucles de inserción/deleción cortos de 1 a 2 pares de bases. Esto conlleva una mayor tasa de inestabilidades de microsatélites y un aumento en la tasa de mutaciones somáticas.

Este efecto está directamente relacionado con el cáncer humano en forma de resistencia a los fármacos. Una de las respuestas de resistencia comunes al metotrexato , un fármaco comúnmente utilizado para tratar la leucemia linfoblástica aguda infantil y diversos tumores, es la amplificación del gen DHFR . La amplificación de DHFR conduce a la sobreexpresión de MSH3 y se ha asociado con la recurrencia de la resistencia a los fármacos en el cáncer. ^{[ 9 ]}

Por el contrario, la pérdida de MSH3 puede provocar deficiencia en la reparación de errores de emparejamiento e inestabilidad genética, efectos que se han identificado como particularmente comunes en el cáncer colorrectal humano. Las mutaciones que causan la inactivación de MSH3 pueden disminuir la capacidad de las células para reparar bucles largos de inserción/deleción, lo que provoca inestabilidades de microsatélites (MSI) en el genoma y permite un aumento en las tasas de mutación somática. Las alteraciones elevadas de microsatélites en repeticiones de tetranucleótidos seleccionadas (EMAST) son un tipo de MSI donde los loci que contienen repeticiones de tetranucleótidos AAAG o ATAG son particularmente inestables. Los fenotipos EMAST son particularmente comunes, con casi el 60 % de los cánceres colorrectales esporádicos que muestran altos niveles de EMAST vinculados a una alta tasa de células deficientes en MSH3 en los tumores. ^{[ 13 ]}