Functional characterization of MutL homologue mismatch repair proteins and their variants

Mismatch repair (MMR) mechanisms repair DNA damage occurring during replication and recombination. To date, five human MMR genes, MSH2, MHS6, MSH3, MLH1 and PMS2 are known to be involved in the MMR function. Human MMR proteins form 3 different heterodimers: MutSα (MSH2 and MSH6) and MutSβ (MSH2 and MSH3), which are needed for mismatch recognition and binding, and MutLα (MLH1 and PMS2), which is needed for mediating interactions between MutS homologues and other MMR proteins. The other two MutL homologues, MLH3 and PMS1, have been shown to heterodimerize with MLH1. However, the heterodimers MutLγ (MLH1and MLH3) and MutLβ (MLH1 and PMS1) are able to correct mismatches only with low or no efficiency, respectively. A deficient MMR mechanism is associated with the hereditary colorectal cancer syndrome called hereditary nonpolyposis colorectal cancer (HNPCC) or Lynch syndrome. HNPCC is the most common hereditary colorectal cancer syndrome and accounts for 2-5% of all colorectal cancer cases. HNPCC-associated mutations have been found in 5 MMR genes: MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 and MLH3. Most of the mutations have been found in MLH1 and MSH2 (~90%) and are associated with typical HNPCC, while mutations in MSH6, PMS2 and MLH3 are mainly linked to putative HNPCC families lacking the characteristics of the syndrome. More data of MLH3 mutations are needed to assess the significance of its mutations in HNPCC. In this study, were functionally characterized 51 nontruncating mutations in the MLH1, MLH3 and MSH2 genes to address their pathogenic significance and mechanism of pathogenicity. Of the 36 MLH1 mutations, 22 were deficient in more than one assay, 2 variants were impaired only in one assay, and 12 variants behaved like the wild type protein, whereas all seven MLH3 mutants functioned like the wild type protein in the assays. To further clarify the role and relevance of MLH3 in MMR, we analyzed the subcellular localization of the native MutL homologue proteins. Our immunofluoresc
Solujen toimintaa ohjaavat DNA ja siinä sijaitsevat geenit. DNA:han kertyy virheitä niin ympäristöstä kuin solujen toiminnan tuloksenakin. Solun erilaiset DNA:n korjausmenetelmät pyrkivät korjaamaan nämä DNA:han kertyneet virheet. DNA:n kahdentumisen aikana syntyviä pieniä DNA emäspariutumavirheitä korjaa ns. mismatch repair (MMR) mekanismi. Toiselta vanhemmalta peritty mutaatio jossain viidestä MMR proteiinia koodaavasta geenistä (MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 tai MLH3) altistavat kantajan perinnölliselle ei-polypoottiselle paksusuolisyövälle (hereditary nonpolyposis colorectal cancer HNPCC), joka kattaa noin 2-5 % kaikista paksusuolisyöpätapauksista. HNPCC on vallitsevasti periytyvä syöpäoireyhtymä, jossa peritty altistava mutaatio aiheuttaa yksilölle huomattavasti suurentuneen riskin sairastua syöpään. Sairastumisikä on noin 40 vuotta, joka on noin 20 vuotta alhaisempi kuin ei periytyvissä syövissä. Tyypillisimmät geenimutaatiot löytyvät MLH1 ja MSH2 geeneistä kun taas MSH6, PMS2 ja MLH3 geenien mutaatiot ovat harvinaisempia ja liitetään useimmiten epätyypillisiin HNPCC oireisiin. Erityisesti löydettyjen MLH3 mutaatioiden vaikutusta MMR mekanismiin ja yhteyttä HNPCC:hen tulee selvittää tarkemmin. Syövälle altistavien eli patogeenisten mutaatioiden löytäminen ja niiden erottelu ei-altistavista varianteista on tärkeää potilaiden neuvonnan ja seurannan takia. Geenien mutaatiot, jotka muuttavat proteiinia merkittävästi, kuten lyhentävät proteiinia, ovat selvästi patogeenisiä. Kuitenkin suuri ja koko ajan kasvava määrä erilaisia pieniä yhden emäsparin geenivirheitä, ns. missense mutaatioita, on löydetty ja näiden DNA muutosten vaikutus proteiinin toimintaan on usein hankala selvittää ilman erilaisia biokemiallisia menetelmiä. Tässä tutkimuksessa pyrittiin erilaisin biokemiallisin testein määrittämään ovatko syöpäpotilailta löydetyt MMR geenien missense tyyppiset mutaatiot patogeenisiä. Työssä oli mukana 36 MLH1 geenin mutaatiota, joista 22 osoittautui patogeenisiksi useammas