WRN

Šablon:Infokutija gen ATP-ovisna helikaza Wernerovog sindroma, znana i kao DNK-helikazno rekvoliki tip 3, je enzim koji je kod ljudi kodiran genom WRN. WRN je član porodice RecQ-helikaza. Enzimi helikaze općenito se odmotavaju i odvajaju dvolančane DNK. Ove aktivnosti su neophodne prije nego što se DNK može kopirati u pripremi za diobu ćelija (replikacija DNK). Helikazni enzimi su također kritični za stvaranje nacrta gena za proizvodnju proteina, proces koji se naziva transkripcija. Dodatni dokazi ukazuju na to da Wernerov protein ima ključnu ulogu u popravljanju DNK. Sve u svemu, ovaj protein pomaže u održavanju strukture i integriteta individualne DNK.

WRN gen nalazi se na kratkom (p) kraku hromosoma 8, između pozicija 12 i 11.2, od bp 31,010.319 do bp 31,150.818. Helikazni enzimi općenito odmotavaju i razdvajaju dvolančane DNK. Ove aktivnosti su neophodne prije nego što se DNK može kopirati u pripremi za diobu ćelija (replikacija DNK). Enzimi helikaze su takođe kritični za stvaranje nacrta gena za proizvodnju proteina, procesa koji se naziva transkripcija. Dodatni dokazi ukazuju na to da Wernerov protein igra ključnu ulogu u popravljanju DNK. Sve u svemu, ovaj protein pomaže u održavanju strukture i integriteta DNK osobe.

WRN gen se nalazi na kratkom (p) kraku hromosoma 8 između pozicija 12 i 11.2, od bp 31,010.319 do bp 31,150.818.

Aminokiselinska sekvenca

Dužina polipeptidnog lanca je 1.432 aminokiseline, а molekulska težina 162.461 Da.

10		20		30		40		50
MSEKKLETTA		QQRKCPEWMN		VQNKRCAVEE		RKACVRKSVF		EDDLPFLEFT
GSIVYSYDAS		DCSFLSEDIS		MSLSDGDVVG		FDMEWPPLYN		RGKLGKVALI
QLCVSESKCY		LFHVSSMSVF		PQGLKMLLEN		KAVKKAGVGI		EGDQWKLLRD
FDIKLKNFVE		LTDVANKKLK		CTETWSLNSL		VKHLLGKQLL		KDKSIRCSNW
SKFPLTEDQK		LYAATDAYAG		FIIYRNLEIL		DDTVQRFAIN		KEEEILLSDM
NKQLTSISEE		VMDLAKHLPH		AFSKLENPRR		VSILLKDISE		NLYSLRRMII
GSTNIETELR		PSNNLNLLSF		EDSTTGGVQQ		KQIREHEVLI		HVEDETWDPT
LDHLAKHDGE		DVLGNKVERK		EDGFEDGVED		NKLKENMERA		CLMSLDITEH
ELQILEQQSQ		EEYLSDIAYK		STEHLSPNDN		ENDTSYVIES		DEDLEMEMLK
HLSPNDNEND		TSYVIESDED		LEMEMLKSLE		NLNSGTVEPT		HSKCLKMERN
LGLPTKEEEE		DDENEANEGE		EDDDKDFLWP		APNEEQVTCL		KMYFGHSSFK
PVQWKVIHSV		LEERRDNVAV		MATGYGKSLC		FQYPPVYVGK		IGLVISPLIS
LMEDQVLQLK		MSNIPACFLG		SAQSENVLTD		IKLGKYRIVY		VTPEYCSGNM
GLLQQLEADI		GITLIAVDEA		HCISEWGHDF		RDSFRKLGSL		KTALPMVPIV
ALTATASSSI		REDIVRCLNL		RNPQITCTGF		DRPNLYLEVR		RKTGNILQDL
QPFLVKTSSH		WEFEGPTIIY		CPSRKMTQQV		TGELRKLNLS		CGTYHAGMSF
STRKDIHHRF		VRDEIQCVIA		TIAFGMGINK		ADIRQVIHYG		APKDMESYYQ
EIGRAGRDGL		QSSCHVLWAP		ADINLNRHLL		TEIRNEKFRL		YKLKMMAKME
KYLHSSRCRR		QIILSHFEDK		QVQKASLGIM		GTEKCCDNCR		SRLDHCYSMD
DSEDTSWDFG		PQAFKLLSAV		DILGEKFGIG		LPILFLRGSN		SQRLADQYRR
HSLFGTGKDQ		TESWWKAFSR		QLITEGFLVE		VSRYNKFMKI		CALTKKGRNW
LHKANTESQS		LILQANEELC		PKKLLLPSSK		TVSSGTKEHC		YNQVPVELST
EKKSNLEKLY		SYKPCDKISS		GSNISKKSIM		VQSPEKAYSS		SQPVISAQEQ
ETQIVLYGKL		VEARQKHANK		MDVPPAILAT		NKILVDMAKM		RPTTVENVKR
IDGVSEGKAA		MLAPLLEVIK		HFCQTNSVQT		DLFSSTKPQE		EQKTSLVAKN
KICTLSQSMA		ITYSLFQEKK		MPLKSIAESR		ILPLMTIGMH		LSQAVKAGCP
LDLERAGLTP		EVQKIIADVI		RNPPVNSDMS		KISLIRMLVP		ENIDTYLIHM
AIEILKHGPD		SGLQPSCDVN		KRRCFPGSEE		ICSSSKRSKE		EVGINTETSS
AERKRRLPVW		FAKGSDTSKK		LMDKTKRGGL		FS

Šablon:Refbegin C: Cistein
D: Aspartat
E: Glutamat
F: Fenilalanin
G: Glicin
H: Histidin
I: Izoleucin
K: Lizin
L: Leucin
M: Metionin
N: Asparagin
P: Prolin
Q: Glutamin
R: Arginin
S: Serin
T: Treonin
V: Valin

W: Triptofan

Y: Tirozin Šablon:Refend

Struktura i funkcija

WRN je član porodice helikaza RecQ. To je jedina helikaza RecQ koja sadrži 3 'do 5' egzonukleaznu aktivnost. Ove aktivnosti egzonukleaze uključuju razgradnju udubljenih 3' krajeva i započinjanje razgradnje DNK iz praznine u dsDNA. WRN je važan u popravci dvolančanih prekida pomoću homologne rekombinacije ili nehomolognog spajanja krajeva, sanacija oštećenja pojedinačnih nukleotida popravkom ekscizije baze, i efikasan je u oporavku pri zaustavljanju replikacije. WRN također može biti važan u održavanju i repliciranju telomera, posebno replikaciji G-bogatih sekvenci.

WRN je oligomer koji može djelovati kao monomer pri odmotavanju DNK, ali kao dimer u rastvoru ili tetramer kada je kompleksiran s DNK, a primijećen je i u tetramernim i heksamernim oblicima. Difuzija WRN-a izmjerena je na 1,62$\frac{{\mathrm{\mu }\mathrm{m}}^2}{\mathrm{s}}$ u nukleoplazmi i 0,12 $\frac{{\mathrm{\mu }\mathrm{m}}^2}{\mathrm{s}}$ u jedarcadima. Ortolozi WRN pronađeni su u brojnim drugim organizmima, uključujući Drosophila, Xenopus i C. elegans. WRN je važan za stabilnost genoma, a ćelije s mutacijama na WRN su podložnije oštećenju i prekidima DNK.

Amino-terminal WRN-a uključen je i u aktivnosti helikaza i nukleaza, dok karboksil-terminal stupa u interakciju s p53 , važnim supresorom tumora. WRN može funkcionirati kao egzonukleaza u popravci DNK, rekombinaciji ili replikaciji, kao i razlučivanju sekundarnih struktura DNK. Uključen je u migraciju grana u Hollidayevim spajanjim i u interakciji je s drugim intermedijarima replikacije DNK. mRNA koja je kodirana za WRN identificirana je u većini ljudskih tkiva.

Posttranslacijska modifikacija

Fosforilacija WRN-a u serinu/treoninu inhibira aktivnosti helikaze i egzonukleaze koje su važne za popravak DNK nakon replikacije. Defosforilacija na ovim mjestima pojačava katalitsku aktivnost WRN-a. Fosforilacija može uticati na druge posttranslacijske modifikacije, uključujući sumoilaciju i acetilaciju.

Metilacija WRN dovodi do isključivanja gena. Time se potiskuje proizvodnja proteina WRN i njegove funkcije u popravljanju DNK.

Klinički značaj

Wernerov sindrom uzrokovan je mutacijom s u genu WRN. Poznato je da Wernerov sindrom uzrokuje više od 20 mutacija u WRN genu. Mnoge od ovih mutacija rezultiraju abnormalno skraćenim Wernerovim proteinom. Dokazi pokazuju da se promijenjeni protein ne transportira u ćelijsko jedro, gdje normalno stupa u interakciju s DNK. Ovaj skraćeni protein se također može prebrzo razgraditi, što dovodi do gubitka Wernerovog proteina u ćeliji. Bez normalnog Werner0vog proteina u jedru, ćelije ne mogu obavljati akrivnosti replikacije, popravke i transkripcije DNK. Istraživači još uvijek utvrđuju kako ove mutacije uzrokuju pojavu preranog starenja viđenog kod Wernerovog sindroma.

Uloge WRN -a u putevima popravljanja DNK

Popravak homolognom rekombinacijom

WRN je aktivan u homolognim rekombinacijama. Ćelije oštećene u genu WRN imaju 23-struko smanjenje spontane mitotske rekombinacije, sa posebnim nedostatkom u događajima tipa konverzije. Ćelije sa neispravnim WRN izložene rendgenskim zracima, imaju više hromosomskih lomova i mikronukleusa od ćelija s divljim tipom WRN. Ćelije sa oštećenim u genom WRN nisu osjetljivije od ćelija divljeg tipa na gama zračenje, UV-zrake, 4-6 ciklobutanske pirimidine ili mitomicin C, ali su osjetljive na inhibitore topoizomeraze tipa I i tipa II. Ovi nalazi sugeriraju da protein WRN sudjeluje u homolognoj rekombinacijskoj popravci i u obradi zaustavljenih replikacijskih viljuški.

Nehomologno spajanje krajeva

WRN ima važnu ulogu u nehomolognom spajanju krajeva (NHEJ) pri popravci DNK. Kao što pokazuju Shamanna et al., WRN je regrutovan za dvolančane prekide (DSB) i učestvuje u NHEJ sa svojim enzimskim i neenzimskim funkcijama. U DSB-ima, u suradnji s Ku-om, podstiče standardni ili kanonski NHEJ (c-NHEJ), popravljajući dvolančane lomove u DNK, svojim enzimskim funkcijama i sa priličnim stepenom tačnosti. WRN inhibira alternativni oblik NHEJ-a, nazvan alt-NHEJ ili spajanje krajeva posredovano mikrohomologijom (MMEJ). MMEJ je neprecizan način popravka za dvolančane prekide.

Popravka ekcizijom baza

WRN ima ulogu u popravku ekscizijom baza (BER) DNK. Kao što pokazuju Das et al., WRN se povezuje sa NEIL1 u ranom koraku otkrivanja oštećenja BER-a. WRN stimulira NEIL1 u uklanjanju oksidativnih lezija. NEIL1 je DNK- glikozilaza koja inicira prvi korak u BER-u, cijepanjem baza oštećenih reaktivnim vrstama kisika (ROS) i uvođenjem preloma DNK lanca putem povezane aktivnosti NEIL1 s ligazom. NEIL1 prepoznaje (ciljeve) i uklanja određene ROS-om-oštećene baze, a zatim ekscidira abasicno mjesto putem eliminacije β, δ, ostavljajući 3 ′ i 5 ′ fosfatni završetak. NEIL1 prepoznaje oksidirane pirimidine, formamidopirimidine, timinske ostatke oksidirane na metilnoj skupini i oba stereoizomera timin-glikola.

WRN također učestvuje u BER-u, interakcijom sa Polλ. WRN se veže za katalitski domen Polλ i specifično stimulira popunjavanje DNK praznina Polλom, preko 8-okso-G, nakon čega slijedi sinteza istiskivanjem niti. Ovo omogućava WRN-u da promovira sintezu popravke DNK sa dugim zakrpama pomoću Polλ, tokom MUTYH-inicirane popravke 8-okso-G: A u parovima.

Oporavak pri zaustavljanju replikacije

WRN je također uključen u oporavak pri zaustavljanju replikacije. Ako je WRN neispravan, zaustavljanje replikacije dovodi do nakupljanja DSB -a i pojačane fragmentacije hromosoma. Kao što su pokazali Pichierri et al., WRN stupa u interakciju sa kompleksom RAD9-RAD1-HUS1 (9.1.1), jednim od centralnih faktora kontrolne tačke replikacije. Ova interakcija je posredovana vezivanjem podjedinice RAD1 za N-terminalnu regiju WRN-a i instrument je za relokalizaciju WRN-a u jedarna žarišta i njenu fosforilaciju kao odgovor na zaustavljanje replikacije. (U nedostatku oštećenja DNK ili zaustavljanja replikacijske viljuške, protein WRN ostaje lokaliziran u jedarcadima.) Interakcija WRN -a sa kompleksom 9.1.1 rezultira sprječavanjem stvaranja DSB -a na zaustavljenim replikacijskim račvama.

Nedostatak WRN u kancerima

Ćelije koje eksprimiraju ograničene količine WRN imaju povišene frekvencije mutacija u poređenju sa ćelijama divljeg tipa. Povećana mutacija može uzrokovati rak. Pacijenti s Wernerovim sindromom, s homozigotnim mutacijama u genu WRN , imaju povećanu učestalost karcinoma, uključujući sarkome mehkih tkiva, osteosarkom, rak štitnjače i melanom.

Mutacije u WRN su rijetke u općoj populaciji. Stopa gubitka heterozigote mutacijske funkcije u WRN je otprilike jedan na milion. U japanskoj populaciji stopa je 6/1.000, što je više, ali još uvijek rijetko.

Mutacijski nedostaci u genu WRN relativno su rijetki u ćelijama raka u usporedbi sa učestalošću epigenetičkih promjena u WRN, koje smanjuju njegovu ekspresiju i mogu pridonijeti karcinogenezi. Situacija je slična s drugim genima za popravak DNK, čija je ekspresija smanjena kod karcinoma zbog uglavnom epigenetičkih promjena, a ne mutacija.

Tabela prikazuje rezultate analize 630 ljudskih primarnih tumora za WRN-ovu CpG-otočnu hipermetilaciju. Ova hipermetilacija uzrokovala je smanjenu ekspresiju proteina WRN-a, uobičajenog događaja u tumorigenezi.

Učestalost metilacije promotora WRN kod sporadičnih karcinoma

Kancer	Frekvencija redukcije u kancerima
Rak debelog crijeva	37,9%
Nemaloćelijski rak pluća	37,5%
Rak želuca	25%
Rak prostate	20%
Rak dojke	17,2%
Rak štitnjače	12,5%
NeHodgkinov limfom	23,7%
Akutna mijeloblastna leukemija	4,8%
Hondrosarkom	33,3%
Osteosarkom	11,1%

Interakcije

Helikaza ovisna o ATP-u Wernerov sindroma stupa u interakcije s: Šablon:Refbegin

• BLM
• DNK-PKc,
• FEN1,
• Ku70,
• Ku80,
• P53,
• PCNA,
• TERF2, i
• WRNIP1.

Dopunska literatura

• Šablon:Cite journal
• Šablon:Cite journal
• Šablon:Cite journal
• Šablon:Cite journal
• Šablon:Cite journal
• Šablon:Cite journal
• Šablon:Cite journal

Vanjski linkovi

• Šablon:Cite book In Šablon:Cite book
• GeneCard
• Werner Syndrome Mutational Database Šablon:Webarchive