BRCA2

P97929

Впервые ген был клонирован учеными из Myriad Genetics, Endo Recherche, Inc., HSC Research Development Limited Partnership и Пенсильванский университет.

. Методы диагностики вероятности наличия у пациента мутаций в BRCA1 и BRCA2 заболевание раком были защищены патентами, принадлежащими или контролируемыми Myriad Genetics. Бизнес-модель Myriad, предусматривающая эксклюзивное предложение диагностических тестов, вела от начала Myriad как стартапа в 1994 году до публичной компании с 1200 сотрудниками и годовым доходом около 500 миллионов долларов в 2012 году; это также привело к разногласиям по поводу высоких цен на тесты и недоступности вторичных заключений других диагностических лабораторий, что, в свою очередь, привело к знаменательному иску Association for Molecular Pathology против Myriad Genetics.

Все мутации BRCA2 зародышевой линии, идентифицированные на сегодняшний день, были унаследованы, что предполагает возможность большого эффекта «основателя», при котором определенная мутация является общей для четко определенной группы населения и теоретически может быть восходит к общему предку. Учитывая сложность скрининга мутаций BRCA2, эти общие мутации могут упростить методы, необходимые для скрининга мутаций в определенных популяциях. Анализ мутаций, которые происходят с высокой частотой, также позволяет изучить их клиническое проявление. Яркий пример мутации-основателя обнаружен в Исландии, где одна мутация BRCA2 (999del5) является причиной практически всех семейств рака груди / яичников. Эта мутация со сдвигом рамки считывания приводит к сильно усеченному белку. В большом исследовании, посвященном изучению сотен больных раком и контрольной группы, эта мутация 999del5 была обнаружена у 0,6% населения в целом. Следует отметить, что в то время как 72% пациентов, которые были признаны носителями, имели умеренный или сильный семейный анамнез рака груди, 28% имели небольшой семейный анамнез заболевания или его отсутствие. Это убедительно свидетельствует о наличии модифицирующих генов, которые влияют на фенотипическое выражение этой мутации, или, возможно, на взаимодействие мутации BRCA2 с факторами окружающей среды. Дополнительные примеры мутаций-основателей в BRCA2 приведены в таблице ниже.

В растении Arabidopsis thaliana потеря гомолога BRCA2 AtBRCA2 вызывает серьезные дефекты как в мужском мейозе, так и в развитии женского гаметоцита. Белок AtBRCA2 необходим для правильной локализации белка синаптонемного комплекса AtZYP1 и рекомбиназ AtRAD51 и AtDMC1. Кроме того, AtBRCA2 необходим для правильного мейотического синапса. Таким образом, AtBRCA2, вероятно, важен для мейотической рекомбинации. Похоже, что AtBRCA2 действует во время мейоза, чтобы контролировать этапы одноцепочечной инвазии, опосредованные AtRAD51 и AtDMC1, происходящие во время мейотической гомологичной рекомбинационной репарации повреждений ДНК.

Гомологи BRCA2 также важны для мейоза. у грибка Ustilago maydis, червя Caenorhabditis elegans и плодовой мухи Drosophila melanogaster.

. Мыши, продуцирующие усеченные версии BRCA2, жизнеспособны, но бесплодны. Крысы с мутантом BRCA2 обладают фенотипом задержки роста и бесплодием у обоих полов. Асперматогенез у этих мутантных крыс происходит из-за нарушения гомологичного синапсиса хромосом во время мейоза.

Повторяющиеся последовательности BRC

DMC1 (ДНК-мейотическая рекомбиназа 1) является мейозным специфическим гомологом RAD51, который опосредует обмен цепей во время гомологичной рекомбинационная репарация. DMC1 способствует образованию продуктов инвазии цепи ДНК (совместных молекул) между гомологичными молекулами ДНК. DMC1 человека напрямую взаимодействует с каждой из серии повторяющихся последовательностей в белке BRCA2 (называемых повторами BRC), которые стимулируют образование совместной молекулы с помощью DMC1. Повторы BRC соответствуют мотиву, состоящему из последовательности примерно из 35 высококонсервативных аминокислот, которые хотя бы один раз присутствуют во всех BRCA2-подобных белках. BRCA2 BRC-повторы стимулируют образование совместной молекулы, способствуя взаимодействию одноцепочечной ДНК (оцДНК) с DMC1. ОцДНК в комплексе с DMC1 может спариваться с гомологичной оцДНК из другой хромосомы на стадии синопсиса мейоза с образованием совместной молекулы, центральной стадии гомологичной рекомбинации. Таким образом, последовательности повторов BRC BRCA2, по-видимому, играют ключевую роль в рекомбинационной репарации повреждений ДНК во время мейотической рекомбинации.

В целом, похоже, что гомологичная рекомбинация во время мейоза выполняет функцию восстановления повреждений ДНК, и что BRCA2 играет ключевую роль в выполнении этой функции.

BRCA2 необходим мышам для нейрогенеза и подавления медуллобластомы. Утрата '' BRCA2 '' глубоко влияет на нейрогенез, особенно во время эмбрионального и постнатального нервного развития. Эти неврологические дефекты возникают из-за повреждения ДНК.

Эпигенетические изменения экспрессии BRCA2 (вызывающие чрезмерную или недостаточную экспрессию) очень часто встречаются при спорадических формах рака (см. Таблицу ниже), тогда как мутации в BRCA2 встречаются редко.

При немелкоклеточном раке легкого BRCA2 эпигенетически репрессируется гиперметилированием промотора. В этом случае гиперметилирование промотора в значительной степени связано с низкой экспрессией мРНК и низкой экспрессией белка, но не с потерей гетерозиготности гена.

При спорадическом раке яичников наблюдается противоположный эффект. Промотор BRCA2 и области 5'-UTR содержат относительно мало или совсем не содержат метилированных динуклеотидов CpG в опухолевой ДНК по сравнению с неопухолевой ДНК, и обнаружена значительная корреляция между гипометилированием и>3-кратной сверхэкспрессией BRCA2. Это указывает на то, что гипометилирование промотора BRCA2 приводит к сверхэкспрессии мРНК BRCA2.

В одном отчете указывается на некоторый эпигенетический контроль экспрессии BRCA2 с помощью микроРНК miR-146a и miR-148a.

In эукариот, белок BRCA2 играет важную роль в гомологичной рекомбинационной репарации. У мышей и людей BRCA2 в первую очередь опосредует упорядоченную сборку RAD51 на одноцепочечной (ss) ДНК, форме, которая активна для гомологичного спаривания и инвазии цепи. BRCA2 также перенаправляет RAD51 от двухцепочечной ДНК и предотвращает диссоциацию от оцДНК. Кроме того, четыре паралога из RAD51, состоящие из RAD51B (RAD51L1 ), RAD51C (RAD51L2), RAD51D (RAD51L3 ), XRCC2 образуют комплекс, называемый комплексом BCDX2 (см. Рисунок: Рекомбинационная репарация ДНК). Этот комплекс участвует в наборе или стабилизации RAD51 в местах повреждения. Комплекс BCDX2, по-видимому, действует, облегчая сборку или стабильность филамента нуклеопротеина RAD51. RAD51 катализирует перенос цепи между нарушенной последовательностью и ее неповрежденным гомологом, чтобы обеспечить возможность повторного синтеза поврежденной области (см. модели гомологичной рекомбинации ).

В некоторых исследованиях рака сообщается о сверхэкспрессии BRCA2, тогда как в других исследованиях сообщается о недостаточной экспрессии BRCA2. По крайней мере, в двух сообщениях была обнаружена избыточная экспрессия в некоторых спорадических опухолях груди и недостаточная экспрессия в других спорадических опухолях груди. (см. таблицу).

Многие виды рака имеют эпигенетические дефициты в различных генах репарации ДНК (см. Частоты эпимутаций в генах репарации ДНК при раке ). Эти дефекты репарации, вероятно, вызывают увеличение нереставрированных повреждений ДНК. Сверхэкспрессия BRCA2, наблюдаемая при многих раковых заболеваниях, может отражать компенсаторную избыточную экспрессию BRCA2 и повышенную гомологичную рекомбинационную репарацию, чтобы, по крайней мере, частично бороться с такими избыточными повреждениями ДНК. Egawa et al. предполагают, что повышенная экспрессия BRCA2 может быть объяснена нестабильностью генома, часто наблюдаемой при раке, которая индуцирует экспрессию мРНК BRCA2 из-за повышенной потребности в BRCA2 для репарации ДНК.

Недостаточная экспрессия BRCA2 сама по себе может привести к увеличению количества неисправленных повреждений ДНК. Ошибки репликации после этих повреждений (см. синтез трансфузии ) могут привести к увеличению количества мутаций и рака.

BRCA2, как было показано, взаимодействует с

• BRE,
• BARD1,
• BCCIP,
• BRCA1,
• BRCC3,
• BUB1B,
• CREBBP,
• C11orf30,
• FANCD2,
• FANCG,
• FLNA,
• HMG20B,
• P53,
• PALB2,
• PCAF,
• PLK1,
• RAD51,
• RPA1,
• SHFM1 и
• SMAD3.

BRCA2 содержит ряд 39 аминокислот повторы, которые имеют решающее значение для связывания с RAD51 (ключевой белок в рекомбинационной репарации ДНК) и устойчивости к обработке метилметансульфонатом.

Спиральный домен BRCA2 имеет спиральную структуру, состоящую из четырехспирального кластерного ядра (альфа 1, альфа 8, альфа 9, альфа 10) и двух последовательных бета-шпилек (от бета 1 до бета 4). Сегмент из приблизительно 50 аминокислот, который содержит четыре короткие спирали (от альфа 2 до альфа 4), извивается вокруг поверхности ядра структуры. В BRCA2 спирали альфа 9 и альфа 10 упаковываются с доменом OB1 BRCA2 посредством ван-дер-ваальсовых контактов, включающих гидрофобные и ароматические остатки, а также через боковую цепь и основной цепи водородные связи. Этот домен связывает белок из 70 аминокислот DSS1 (удаленный при синдроме расщепленной руки / расщепленной стопы), который первоначально был идентифицирован как один из трех генов, которые отображается в локус размером 1,5 Mb в наследственном синдроме пороков развития.

Домен BRCA OB1 предполагает OB-складку, которая состоит из сильно изогнутых пятиугольников. скрученный бета-лист, который замыкается, образуя бета-ствол. OB1 имеет неглубокую бороздку, образованную одной стороной изогнутого листа, и ограничен двумя петлями, одна между бета 1 и бета 2, а другая между бета 4 и бета 5, что обеспечивает слабое связывание однонитевой ДНК . Этот домен также связывает белок из 70 аминокислот DSS1 (удаленный при синдроме расщепленной руки / расщепленной стопы).

Домен BRCA OB3 предполагает OB-складку, который состоит из сильно изогнутого пятижильного бета-листа, который замыкается на себя, образуя бета-ствол. OB3 имеет ярко выраженную канавку, образованную одной стороной изогнутого листа, и разделен двумя петлями, одна между бета 1 и бета 2, а другая между бета 4 и бета 5, что позволяет надежно ssDNA связывание.

Домен Tower имеет вторичную структуру, состоящую из пары длинных, антипараллельных альфа-спиралей (стержень), которые поддерживают трехспиральную структуру. пучок (3HB) на их конце. 3HB содержит мотив спираль-поворот-спираль и аналогичен ДНК связывающим доменам бактериального сайт-специфичного рекомбиназы и факторов транскрипции эукариот Myb и гомеодомена . Домен Tower играет важную роль в опухолевой супрессорной функции BRCA2 и необходим для соответствующего связывания BRCA2 с ДНК.

Заявка на патент изолированного гена BRCA1 и мутаций, способствующих развитию рака, а также методов диагностики вероятности возникновения рака груди, была подана Национальным институтом наук об окружающей среде Университета штата Юта. (NIEHS) и Myriad Genetics в 1994 г.; В течение следующего года Myriad в сотрудничестве с другими исследователями выделили и секвенировали ген BRCA2 и идентифицировали соответствующие мутации, и первый патент на BRCA2 был подан в США Myriad и другими учреждениями в 1995 году. Myriad является эксклюзивным лицензиатом этих патентов и применяет их в США против клинико-диагностических лабораторий. Эта бизнес-модель привела к тому, что Myriad из стартапа в 1994 году превратилась в публичную компанию с 1200 сотрудниками и годовым доходом около 500 миллионов долларов в 2012 году; это также привело к спорам по поводу высоких цен и невозможности получить второе мнение от других диагностических лабораторий, что, в свою очередь, привело к знаменательному иску Association for Molecular Pathology против Myriad Genetics. Срок действия патентов истекает в 2014 году.

Питер Мелдрам, генеральный директор Myriad Genetics, признал, что Myriad имеет «другие конкурентные преимущества, которые могут сделать такое [патентное] обеспечение ненужным» в Европе.

Правовые решения, касающиеся патентов BRCA1 и BRCA2, повлияют на сферу генетического тестирования в целом. В июне 2013 г. в деле «Ассоциация молекулярной патологии против Myriad Genetics» (№ 12-398) Верховный суд США единогласно постановил, что «природный сегмент ДНК является продуктом природы и не подлежит патенту. просто потому, что он был изолирован, что делает недействительными патенты Myriad на гены BRCA1 и BRCA2. Однако Суд также постановил, что манипулирование геном с целью создания чего-то, чего не встречается в природе, по-прежнему может иметь право на патентную защиту. Федеральный суд Австралии пришел к противоположному выводу, подтвердив законность австралийского патента Myriad Genetics в отношении гена BRCA1 в феврале 2013 года, но это решение обжаловано, и апелляция будет включать рассмотрение Верховного суда США. Решение суда.

• BRCA2 Protein в Национальной медицинской библиотеке США Медицинские предметные рубрики (MeSH)