os mecanismos de rearranjo cromossómico no genoma humano

os DSB patológicos são arbitrariamente definidos como Dsb que não têm qualquer objectivo fisiológico e podem conduzir a disfunção celular.

Aleatórios de DNA quebras devido à radiação ionizante ou oxidativo os radicais livres

Em muitos rearranjos cromossómicos, o DSBs em um ou ambos os genes parecem estar localizadas aleatoriamente dentro de grandes regiões de muitas kilobases. O posicionamento Aleatório e a aparente falta de propensão da sequência são sugestivos de mecanismos DSB de sequência não específicos, tais como radicais livres oxidativos, radiação ionizante, ou menos comumente, hidrólise espontânea da coluna vertebral do DNA.

cerca de metade da radiação ionizante natural do ambiente se origina de metais pesados naturais da terra, tais como urânio, tório e até mesmo potássio. A outra metade da radiação ionizante emana da radiação cósmica que não é totalmente bloqueada pela atmosfera. No total, cerca de 3 x 108 partículas de radiação ionizante passam através de cada um de nós a cada hora , produzindo radicais livres de hidroxila da água em seu rastro. Este tracto de radicais livres de hidroxilo causa danos em aglomerados no DNA, quebrando assim ambas as cadeias de DNA.

cerca de 0,1% do oxigénio que respiramos é convertido em radicais livres . Isto gera 3 x1022 radicais livres por hora dentro de cada um de nós, e estes radicais livres prejudiciais são distribuídos através das 1014 células do corpo humano. Radicais livres causam predominantemente danos de DNA em cadeia simples, mas dois eventos próximos podem resultar em um DSB.

PANO de ação na enigmática RSS sites em locais de destino em uma seqüência de forma específica: V(D)J-tipo de quebras

O RSS heptamer/nonamer consenso sequência não é exclusivo para o Ig e TCR loci, e o PANO complexo pode cortar em sites que diferem substancialmente a partir de 16 de bp consenso . O motivo mínimo para o roubo de trapos é apenas CAC. Assim, o complexo RAG pode atuar em locais de locus de receptores não antígenos como RSS, denominados crss (crss) crípticos. Isto ocorre em muitos dos rearranjos observados no linfoma linfoblástico agudo das células T humanas . Nestes casos, em vez do complexo RAG emparelhar um 12-RSS com um 23-RSS, um 12-RSS pares com um 23-cRSS ou um 23-RSS pares com um 12-cRSS. Nós chamamos a essas quebras de tipo V(D)J porque elas estão ocorrendo através do mesmo mecanismo que a recombinação V(D)J normal, independentemente do fato de que um dos locais está fora do receptor de antígeno usual loci (ou seja, está fora do alvo).

PANO de acção no DNA da bolha de estruturas e de outras regiões do heterology em uma estrutura de forma específica

além de sua sequência específica do modo de corte, o PANO complexo também pode nick em uma estrutura de forma específica em sites de transição de controlo de ssDNA, tal como ocorre nas bordas de bolha de DNA estruturas ou mesmo único-base de incompatibilidades . Tal atividade pelo complexo RAG pode ter surgido porque o complexo RAG está acostumado a criar estruturas de gancho de cabelo, o que envolve uma distorção substancial do DNA. Assim, qualquer região de desajustamento ou deslizamento é um alvo potencial para o roubo pelo complexo RAG em células linfóides.

transposição mediada por RAG como um mecanismo para o rearranjo cromossômico

de 1998 a 2007, vários laboratórios propuseram que o complexo RAG poderia inserir as extremidades rombo contendo RSS a partir da recombinação V(D)J, chamada de “signal ends”, em novos locais no genoma. Isto é chamado de transposição RAG, e ocorre em um nível baixo usando uma forma truncada das proteínas RAG chamado Rag core RAGs (revisado em ). No entanto, os esforços para encontrar eventos de transposição de RAG in vivo mostraram que estes eram muito menos comuns do que a integração aleatória do DNA . Finalmente, não há exemplos de neoplasias linfóides humanas (ou qualquer outro tipo de malignidade) onde o genoma foi alterado por uma inserção Transposicional RAG de terminações de sinal (ou qualquer outra variante aparente de tal transposição).Tal como mencionado na discussão acima sobre a recombinação de classes, os auxílios podem converter C em U ou metil C ou T em qualquer região de ssDNA. Isto parece ocorrer não só nas sequências de comutação e domínios variáveis do loci, mas também em alguns locais patológicos, como alguns oncogenes como c-myc . Quando alvo da ajuda, estas regiões podem sustentar mutações pontuais ou DSB . Pensa-se que a acção de ajuda na região de mudança de CMI durante a RSE e a acção de Ajuda independente no gene c-myc para criar uma DSB são a base das duas translocações C-myc de rato e humano que iniciam a DSB . Pode-se considerar quebras deste tipo como quebras do tipo CSR (como mencionado acima na discussão da recombinação de classe) ou quebras do tipo SHM, onde SHM se refere a eventos iniciados de auxílio do tipo semelhante ao que normalmente ocorre na hipermutação somática.

Putativo ação combinada de AJUDA e Trapos na CpG sites: CpG-tipo de quebras

Recentemente, informamos que a DSBs em determinados loci na pro-B/pré-B fase translocações – o bcl-2, a partir de t(14;18), o bcl-1 de t(11;14), e E2A da t(1;19) – têm uma forte propensão para ocorrer no dinucleotídeo sequência de CpG.

a translocação bcl – 2 é a translocação mais comum no cancro, ocorrendo em >90% dos linfomas foliculares e um terço dos linfomas difusos de grandes células. Cinqüenta por cento das quebras no gene bcl-2 ocorrem dentro da maior região de breakpoint (MBR), que é um hotspot 175 bp no 3′ mais exon na região que codifica o 3’UTR. Dois hotspots menos usados estão localizados 18 e 29 kb mais distal para o gene bcl-2, a região intermediária de cluster Bcl-2 de 105 bp (icr), e a região menor de cluster bcl-2 de 561 BP (mcr), respectivamente. Qualquer um dos sites CpG dentro de qualquer uma destas três zonas de translocação bcl-2 pode ser um alvo para um DSB . Treze por cento das quebras de translocação bcl-2 estão localizadas no icr, e 5% no mcr.

o uso de CpGs também se aplica ao grande aglomerado de translocação bcl-1, que é o local envolvido na translocação t(11;14). A translocação bcl – 1 ocorre em quase todos os linfomas das células do manto, com 30% das quebras ocorrendo no maior aglomerado de translocação BP BCL-1 (MTC).

as quebras do tipo CpG também ocorrem numa terceira neoplasia linfóide, a t(1;19) in a small percentage of pre-B ALLs, a translocation which occurs between the Pbx1 gene and the E2A gene. As quebras no gene E2A ocorrem em uma zona de apenas 23 bp, e estes DSB também são significativamente agrupados em torno de sites de CpG . Todas as três translocações envolvendo o bcl-2, bcl-1 e E2A ocorrem na fase pro-B/pré-B do desenvolvimento de células B.

o bcl-2 MBR é reativo com uma sonda química para a unicidade chamada bissulfito . Como o bcl-2 MBR, este BCL-1 MTC é relativamente pequeno (150 bp) e apresenta uma reatividade similar ao bissulfito . Estas zonas altamente reativas à bissulfito são ricas em runs de Cs. Com base no dicroismo circular, cristalografia de raios X, RMN e sonda química, tais runs de Cs tendem a adotar uma estrutura de DNA que é intermediária entre o DNA da forma B e o DNA da forma A, denominado B/A-intermediário . A estrutura B / A-intermediária tem uma cinética de abertura mais rápida, talvez responsável por parte do aumento observado na reatividade bissulfita. Tais regiões de DNA incomuns podem ser mais propensas a eventos de deslizamento, talvez induzidos pela replicação ou transcrição do DNA. Isso pode explicar sua vulnerabilidade em testes de recombinação minicromossômica .

as Cs das CpGs situadas dentro ou directamente adjacentes a estas zonas B / A-intermédias estão em maior risco de sofrer desaminação . Esta desaminação não se aplica a todos os Cs da região, mas apenas aos Cs que se encontram nos sítios CpG. A única característica distintiva de tais Cs dentro do CpGs é que eles podem ser metilados pela DNA metiltransferase. Quando o Cs regular desaminar, eles se tornam U, resultando em um desfasamento U:G. Mas quando o metil Cs desaminar, eles tornam-se T, resultando em um T:G desfasamento. A reparação de desajustamentos U:G é muito eficiente, mas a reparação de desajustamentos T:G não é eficiente. Na verdade, o reparo de desfasamento T:G é tão ineficiente, que responde por cerca de metade das mutações pontuais no gene p53 em uma ampla gama de cancros humanos. Estes sites de desfasamento T: G estão sempre em sites de CpG.

What causes the break at these T: G mismatch sites? Curiosamente, esta desaminação nestes pontos quentes de translocação linfóide parece ocorrer na fase pré-B da diferenciação. Este é o estágio de desenvolvimento de células B quando a recombinação D para J ocorre mais vigorosamente. Uma vez que as translocações bcl-2 e bcl-1 ocorrem nesta fase, este parece ser o estágio da translocação. Temos mostrado que o complexo RAG pode causar um DSB em locais de pequenas estruturas de bolha, e até mesmo um único par de base inadequados. (Como mencionado acima, esta ação do complexo RAG reflete a sua atividade nuclease específica da estrutura, talvez uma característica que reflete as ações específicas da estrutura pelo complexo RAG durante o passo de formação do gancho de cabelo da recombinação V(D)J.) Por conseguinte, propusemos que o complexo RAG torne o DSB nos locais de T:G desfasamento .

se o complexo RAG causa a DSBs em locais de CpG, então por que tais quebras de tipo CpG não ocorrem em células pré-T, que também expressam o complexo enzimático RAG? A linhagem das células B expressa uma desaminase da citidina para recombinação de classe e hipermutação somática. Como mencionado acima, esta enzima é chamada deaminase induzida pela ativação (AID). A ajuda é expressa em células B, mas não em outras células somáticas. A ajuda é mais altamente expressa em células B quando eles estão nos centros germinais. No entanto, um baixo nível de expressão da ajuda foi descrito em células pré-B. Além disso, pensa-se que as células B que apenas saem da medula óssea, chamadas células B transitórias, também expressam ajuda . Portanto, há um período de tempo em que as células B estão completando a recombinação V(D)J E começando a expressar ajuda quando tanto o auxílio quanto o complexo RAG estão presentes nas células B. Por conseguinte, propomos que a ajuda seja provavelmente responsável pela mutação do meC em T em locais de CpG nas primeiras células B. O desfasamento resultante T: G é então cortado pelo complexo RAG, resultando em um DSB. Este modelo explica três picos de translocação localizados dentro do bcl-2 MBR, todos centrados em sites de CpG .Certas translocações estão fortemente associadas com a terapêutica com inibidor da topoisiomerase tipo II. Após esta terapêutica, alguns doentes desenvolvem malignidades secundárias com estas translocações características. As Topoisomerases em geral fazem quebras de cadeia simples ou dupla a fim de soprar ou desembrulhar o DNA, assim eles têm uma atividade nuclease como parte de sua função. Após enroscar ou desembrulhar o ADN, normalmente re-selam a(s) rotura (ões). Foi proposto que a interrupção ou prevenção do novo fecho pode resultar em quebras estáveis observadas nos rearranjos cromossômicos .

algumas DSB surgem em locais próximos repetições diretas ou invertidas de DNA. Tais repetições podem dar origem a estruturas de DNA escorregadias contendo regiões de DNA de cadeia única, que podem ser alvos de clivagem. O melhor exemplo disso é a translocação constitucional t (11; 22) (q23;q11), que contém um rico palíndromo de várias centenas de bases, com potencial para formação cruciforme.

combinação de múltiplos mecanismos DSB dentro de um rearranjo

dado que dois DSB são necessários para gerar uma translocação, as duas quebras muitas vezes não estão relacionadas uma com a outra. Nas translocações bcl-2 e bcl-1, por exemplo, a quebra no Locus IgH é uma quebra do tipo J(V)gerada pela ação específica da sequência do complexo RAG durante a recombinação V(D)J. (Pode-se considerar que esta é uma falha na conclusão do processo de recombinação V(D)J normal .) O DSB no Bcl-2 ou BCL-1 locus é uma quebra de tipo CpG que foi proposta como sendo devido à ação sequencial do auxílio e à atividade de tráfico de estrutura específica do complexo RAG .

mesmo dentro de um determinado locus, pode haver uma ampla gama de mecanismos DSB. O loci SCL e o LMO2 sustentam predominantemente DSB tipo V(D)J, mas um terço ou mais do DSB são incompatíveis com os requisitos de sequência para DSB tipo V (D) J, E estes podem ser devido a danos radicais livres, radiação ionizante, ou falhas de topoisomerase. Diferentes loci dentro de uma única célula são, portanto, propensos a diferentes tipos de mecanismos DSB.

DSBs induzidas pela replicação

durante a replicação do ADN, podem ocorrer supressões devido à derrapagem da cadeia sintetizadora na cadeia template. Os rearranjos cromossômicos que ocorrem em pontos críticos específicos, seja em câncer em células somáticas ou durante gametogênese/divisões iniciais de desenvolvimento como translocações constitucionais, são chamados de translocações recorrentes que podem ser vistas em muitos pacientes. Translocações nãorecorrentes são aquelas que ocorrem em locais diferentes de um paciente para outro, mas alteram ou inactivam um gene que causa uma doença. Ao contrário das translocações recorrentes que temos discutido no cancer acima, os mecanismos que causam a troca de strand em translocações Não-atuais parecem envolver troca de template durante a síntese replicativa de DNA. Estes template switches podem ocorrer em pequenas regiões da homologia de sequência de DNA, tais como 5 bp. Este template switching tem sido chamado de microhomology-mediated breakage-induced replication (MMBIR) ou Fork Stalling e Template Switching (FoSTeS). Para junções de translocação não-correntes que envolvem vários longos trechos de sequência de regiões do genoma que são normalmente separadas umas das outras, múltiplos eventos de comutação de modelos foram propostos como um mecanismo .