Complejo MRN

El complejo MRN (complejo MRX en levadura ) es un complejo proteico que consta de las proteínas MRE11 , Rad50 y Nbs1 (también conocidas como nibrina [1] en humanos y como Xrs2 en levadura). En eucariotas, el complejo MRN/X juega un papel importante en el procesamiento inicial de roturas de doble cadena de ADN antes de la reparación mediante recombinación homóloga o unión de extremos no homólogos . El complejo MRN se une eficazmente a roturas de doble cadena tanto in vitro como in vivo .y puede servir para arreglar los extremos del hueco antes de la reparación. El complejo MRN también participa en la activación de la quinasa del punto de control ATM en respuesta al daño del ADN 2] . La activación de ATM por el complejo MRN implica la formación de oligonucleótidos monocatenarios cortos por la endonucleasa Mre11 [3] .

Funciones

En eucariotas, el complejo MRN es un participante clave en muchos pasos en la reparación de roturas de doble cadena. Participa en la detección de daños, la detención del ciclo celular antes de la reparación, la elección del mecanismo de reparación (unión de extremos no homólogos o recombinación homóloga) y el mantenimiento de los dos extremos de la ruptura antes de la reparación [4] . Se cree que Mre11 [5] y Nbs1 [6] están involucrados en la detección de daños . La detención del ciclo celular está asociada con la actividad de la quinasa ATM, que está regulada por Mre11 [5] y Nbs1 [7] . Solo Mre11 está involucrado en la elección del mecanismo de reparación [8] , mientras que Mre11 y Rad50 están involucrados en la alineación de los extremos rotos: Rad50 mantiene los extremos juntos [9] y Mre11 ajusta las alineaciones uniéndose a los extremos del cromosomas dañados [10] .

Los telómeros y sus proteínas asociadas mantienen la integridad de los extremos cromosómicos durante la replicación y evitan que los complejos de reparación confundan el extremo cromosómico con una rotura de doble cadena. El complejo MRN participa en el mantenimiento de la integridad de los telómeros al unirse a la proteína TERF2 , que forma parte del complejo de refugio ubicado en los extremos de los telómeros [11] . Además, se requiere Nbs1 para la elongación de los telómeros por la enzima telomerasa [12] . Tras la eliminación de MRN en células humanas , la longitud de los extremos de ADN que sobresalen en los telómeros se reduce significativamente [13] , lo que puede interferir con la formación correcta del bucle T, lo que lleva a la desestabilización de los telómeros. El alargamiento de los telómeros en las células cancerosas , que ocurre por el mecanismo de alargamiento alternativo de los telómeros ( ALT  ) , también depende del complejo MRN, en particular, de Nbs1 [14] .

Evolución

El complejo MRN se ha estudiado principalmente en eucariotas. Sin embargo, se ha demostrado que dos de los tres componentes proteicos de este complejo, Mre11 y Rad50, están presentes en las arqueas [15] . Este hecho sugiere que los componentes clave del complejo MRN eucariota se derivaron de un ancestro arqueal. En la arquea Sulfolobus acidocaldarius , la proteína Mre11 interactúa con la proteína Rad50 y, aparentemente, juega un papel activo en la reparación del daño en el ADN creado experimentalmente por la radiación gamma [16] . Además, durante la meiosis en el ciliado Tetrahymena , se requiere Mre11 para reparar el daño del ADN , en este caso roturas de doble cadena, utilizando recombinación homóloga [17] .

Papel en la enfermedad humana

Las mutaciones en Nbs1 en humanos conducen al desarrollo de un raro trastorno genético conocido como síndrome de daño de Nijmegen [18] .

El complejo MRN está asociado de alguna manera con el desarrollo de muchas enfermedades oncológicas. Dado que las roturas de doble cadena pueden causar malignidad celular [19] , parece que el complejo MRN desempeña un papel protector. Sin embargo, algunas líneas de células cancerosas los componentes de MRN en comparación con las células somáticas normales, por lo que la sobreexpresión de MRN es vital para algunas células cancerosas. Parece plausible que esto se deba a que el aumento de la replicación que se produce en las células cancerosas requiere una gran cantidad de MRN [20] . Sin embargo, cada vez hay más evidencia de que la MRN está involucrada en la iniciación y metástasis del tumor .

En ratones , las mutaciones que afectan solo a Nbs1 no conducen a la formación de tumores. Sin embargo, en los ratones mutantes Nbs1, que también carecen de p53 , los tumores aparecen mucho antes que en los ratones de tipo salvaje [21] . Aparentemente, las mutaciones en Nbs1 no conducen al cáncer debido a la actividad de p53, y no a causa de su inocencia. Los ratones con Nbs1 mutante y expresión reducida de p53 tienen una mayor frecuencia de linfomas de células B y T , por lo que la frecuente aparición de linfomas en pacientes con síndrome de daño de Nijmegen se asocia con la inactivación de p53 [22] [23 ] [24] . Cuando MRE11 es derribado en células de varias líneas cancerosas, el nivel de expresión del supresor tumoral p16INK4a se triplica , lo que activa el envejecimiento de las células cancerosas y detiene su proliferación . Una posible razón radica en la metilación del promotor p16INK4 por la proteína Mre11 [25] .

La supresión de la expresión de Mre11 en líneas celulares de cáncer de mama ( MCF-7 ) y hueso (U2OS) reduce la capacidad de estas células para migrar [25] , lo que indica que MRN promueve la metástasis. En las células silenciadas Mre11, hay una expresión reducida de las metaloproteinasas de la matriz MMP-2 y MMP-3 , que contribuyen a la diseminación de las células cancerosas y la metástasis [26] . La sobreexpresión de Nbs1 en células de carcinoma de células escamosas de cuello y cabeza (HNSCC) activa la transición epitelio-mesenquimatosa , que desempeña un papel fundamental en la metástasis. El nivel de Nbs1 en las células del tumor secundario fue significativamente mayor que en las células del tumor primario, lo que indica una relación positiva entre la sobreexpresión de MRN y la metástasis [27] . Por tanto, al menos dos de las tres subunidades MRN están implicadas en la metástasis.

Casi siempre en las células cancerosas, hay una expresión aumentada de proteínas que están involucradas en el mantenimiento de la integridad de los telómeros, lo que asegura su potencial replicativo ilimitado [28] . En las líneas celulares HNSCC, la eliminación de Nbs1, que da como resultado una expresión reducida de todo el complejo MRN, da como resultado el acortamiento de los telómeros, lo que finalmente conduce a la muerte de las células cancerosas [29] . Si tales células se tratan con un inhibidor de la poli(ADP-ribosa) polimerasa (PARP) , los telómeros disminuyen aún más de longitud, por lo que la proliferación celular se detiene tanto in vitro como in vivo . El tratamiento con un inhibidor de PARP conduce a la apoptosis en células cancerosas mutantes en BRCA , y una disminución en la expresión del complejo MRN aumenta la sensibilidad al inhibidor de PARP de las células que no tienen mutaciones en BRCA, lo que puede servir como un mecanismo adicional para controlar el crecimiento tumoral [30] .

El complejo MRN también está implicado en algunos de los mecanismos que insensibilizan las células cancerosas a la quimioterapia y la radioterapia [31] , lo que provoca daños en el ADN. El inhibidor de Mre11, conocido como mirin, evita que la ATM cinasa controle el punto de control G2-M, que es necesario para desencadenar la reparación de roturas de doble cadena del ADN [32] . Esto evita que las células cancerosas reparen su ADN después de la quimioterapia o la radioterapia, lo que aumenta drásticamente su sensibilidad al tratamiento. La sobreexpresión de Nbs1 en células HNSCC conduce a la activación de la vía de señalización PI3K/AKT , que aumenta la agresividad del tumor al suprimir la apoptosis [33] .

Notas

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