MSH3

بروتين إصلاح عدم تطابق الحمض النووي ، المسمى MutS Homolog 3 (MSH3)، هو نظير بشري لبروتين إصلاح عدم تطابق الحمض النووي البكتيري MutS ، والذي يشارك في نظام إصلاح عدم التطابق (MMR). يشكل MSH3 عادةً ثنائي الوحدات غير المتجانس MutSβ مع MSH2 لتصحيح حلقات الإدخال/الحذف الطويلة وأزواج القواعد غير المتطابقة في التكرارات الميكروية أثناء تخليق الحمض النووي. يُلاحظ قصور في قدرة نظام إصلاح عدم التطابق في حوالي 15% من سرطانات القولون والمستقيم ، كما تُوجد طفرات جسدية في جين MSH3 في ما يقرب من 50% من سرطانات القولون والمستقيم التي تعاني من قصور في نظام إصلاح عدم التطابق. ^{[ 5 ]}

يوجد في البشر الجين المشفر لبروتين MSH3 على الكروموسوم 5 في الموقع 5q11-q12، في المنطقة المجاورة لجين إنزيم ديهيدروفولات ريدوكتاز (DHFR). ^{[ 6 ] [ 7 ]} يتكون بروتين MSH3 من 222,341 زوجًا من القواعد النيتروجينية، وينتج عنه بروتين يتألف من 1137 حمضًا أمينيًا. ^{[ 8 ]}

يُعبَّر عن جين MSH3 عادةً بمستويات منخفضة في العديد من سلالات الخلايا المُحوَّلة، بما في ذلك HeLa و K562 و HL-60 وCEM، بالإضافة إلى نطاق واسع من الأنسجة الطبيعية، كالطحال والغدة الزعترية والبروستاتا والخصية والمبيض والأمعاء الدقيقة والقولون وكريات الدم البيضاء المحيطية والقلب والدماغ والمشيمة والرئة والكبد والعضلات الهيكلية والكلى والبنكرياس. ورغم اختلاف مستويات التعبير عن MSH3 اختلافًا طفيفًا بين الأنسجة، فإن انتشاره الواسع بمستويات منخفضة يُشير إلى أنه جين أساسي يُعبَّر عنه بشكل شائع في جميع الخلايا. ^{[ 7 ]}

يؤدي فرط التعبير عن MSH3 إلى انخفاض قدرة إصلاح عدم تطابق القواعد (MMR). عند فرط التعبير عن MSH3، تحدث تغيرات جذرية في المستويات النسبية لتكوين MutSβ على حساب MutSα. يُعد MutSα مسؤولاً عن عدم تطابق القواعد وحلقات الإدخال/الحذف القصيرة، بينما يُصلح MutSβ حلقات الإدخال/الحذف الطويلة في الحمض النووي. يمكن أن يؤدي التحول الجذري في المستويات النسبية لهذه المركبات البروتينية إلى انخفاض قدرة إصلاح عدم تطابق القواعد. في حالة فرط التعبير عن MSH3، يُفضل MSH2 تكوين ثنائي غير متجانس مع MSH3، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات MutSβ وتحلل بروتين MSH6 غير المرتبط ، والذي يرتبط عادةً مع MSH2 لتكوين MutSα. ^{[ 9 ]}

لقد ثبت أن MSH3 يتفاعل مع MSH2 و PCNA و BRCA1 . تشكل هذه التفاعلات مركبات بروتينية تشارك عادةً في كبح الأورام وإصلاح الحمض النووي.

تتضمن التفاعلات الأساسية لبروتين MSH3 تكوين معقد MutSβ مع بروتين MSH2. يتكون معقد MutSβ على شكل ثنائي غير متجانس من MSH2 وMSH3، وله منطقتان تفاعليتان رئيسيتان: منطقة أمينية طرفية ومنطقة كربوكسيلية طرفية . ^{[ 10 ]} تتصل المنطقة الأمينية الطرفية لبروتين MSH3 (الأحماض الأمينية 126-250) بالمنطقة الأمينية الطرفية لبروتين MSH2 (الأحماض الأمينية 378-625). وتتصل المناطق الكربوكسيلية الطرفية عند الأحماض الأمينية 1050-1128 من MSH3 والأحماض الأمينية 875-934 من MSH2. وتكون مناطق الارتباط على بروتين MSH2 متطابقة عند ارتباطه ببروتين MSH3 أو MSH6. ^{[ 10 ]} لا تقع مناطق ارتباط نيوكليوتيدات الأدينين في بروتيني MSH3 وMSH2 ضمن أي من منطقتي التفاعل المشاركتين في عملية التضاعف، مما يسمح لمعقد MutSβ بالارتباط بالحمض النووي وإجراء إصلاح عدم تطابق الحمض النووي (MMR).

يُعدّ مستضد النواة للخلايا المتكاثرة (PCNA) بروتينًا يشارك في إصلاح عدم تطابق الحمض النووي بعد التضاعف. وقد ثبت أن PCNA يرتبط بثنائي MutSβ غير المتجانس عبر وحدة ربط في النطاق الطرفي الأميني لبروتين MSH3. ثم يقوم PCNA المرتبط بتوجيه معقد MutSβ إلى بؤر التضاعف، مما يشير إلى أن PCNA يساعد في بدء عملية الإصلاح عن طريق توجيه MutSβ وبروتينات الإصلاح الأخرى إلى النهايات الحرة في الحمض النووي المتضاعف حديثًا. ^{[ 11 ]}

تتمثل الوظيفة الأساسية لبروتين MSH3 في الحفاظ على استقرار الجينوم وكبح نمو الأورام من خلال تكوين ثنائي الوحدات غير المتجانس MutSβ لتصحيح حلقات الإدخال/الحذف الطويلة وأخطاء تطابق القواعد. في حالة حلقات الإدخال/الحذف الطويلة، يكون الحمض النووي منحنيًا بشدة، وقد تنفصل أزواج القواعد في اتجاه 3' وتصبح مكشوفة. يتعرف MutSβ على حلقات الإدخال/الحذف التي يتراوح طولها بين 1 و15 نيوكليوتيدًا؛ ويتحقق الارتباط بهذه الحلقات بإدخال نطاق ارتباط عدم التطابق الخاص ببروتين MSH3 وجزء من نطاق ارتباط عدم التطابق الخاص ببروتين MSH2 في الأخدود المتكون نتيجة الانحناء الشديد في الحمض النووي الناتج عن حلقة الإدخال/الحذف. ^{[ 12 ]}

يتمثل الدور الأهم لبروتين MSH3 في السرطان في كبح نمو الأورام عن طريق إصلاح الطفرات الجسدية في الحمض النووي التي تحدث نتيجةً لعدم تطابق القواعد النيتروجينية وحلقات الإدخال/الحذف. ويمكن أن يؤدي كل من فقدان التعبير عن بروتين MSH3 وفرط التعبير عنه إلى تأثيرات مسرطنة .

قد يؤدي فرط التعبير عن MSH3 إلى تغييرات جذرية في المستويات النسبية لبروتيني MutSα وMutSβ. في الوضع الطبيعي، يُعبَّر عن MutSβ بمستويات منخفضة نسبيًا في جميع الخلايا، بينما يتواجد MutSα بمستويات عالية. ورغم أن كلا البروتينين يؤديان وظائف متداخلة في إصلاح عدم تطابق القواعد، إلا أن MutSα يُصلح عادةً عدم تطابق القواعد، كما يُصلح حلقات الإدخال/الحذف القصيرة الأكثر شيوعًا. عند فرط التعبير عن MSH3، فإنه يعمل كعامل مُثبِّط لـ MSH2، وتتغير المستويات النسبية لـ MutSβ وMutSα بشكل كبير مع تحلل بروتينات MSH6 غير المزدوجة ونضوب MutSα. يستطيع MutSβ التعويض جزئيًا عن فقدان وظائف تصحيح عدم تطابق القواعد، ولكنه غير مناسب لإصلاح العديد من حلقات الإدخال/الحذف القصيرة التي تتكون من زوج أو زوجين من القواعد. يؤدي هذا إلى زيادة معدل عدم استقرار التكرارات الميكروية وزيادة معدلات الطفرات الجسدية.

يرتبط هذا التأثير ارتباطًا مباشرًا بسرطان الإنسان في صورة مقاومة الأدوية. ومن بين الاستجابات الشائعة لمقاومة الميثوتريكسات ، وهو دواء يُستخدم عادةً لعلاج ابيضاض الدم الليمفاوي الحاد لدى الأطفال وأنواع أخرى من الأورام، تضخيم جين DHFR . يؤدي تضخيم DHFR إلى فرط التعبير عن MSH3، وقد رُبط بتكرار الإصابة بالسرطان المقاوم للأدوية. ^{[ 9 ]}

على النقيض، قد يؤدي فقدان MSH3 إلى قصور في إصلاح عدم تطابق الحمض النووي وعدم استقرار جيني، وهما من التأثيرات المسرطنة الشائعة في سرطان القولون والمستقيم لدى الإنسان. يمكن أن تؤدي الطفرات المسببة لتثبيط MSH3 إلى انخفاض قدرة الخلايا على إصلاح حلقات الإدخال/الحذف الطويلة، مما يُسبب عدم استقرار الميكروساتلايت (MSI) في الجينوم، ويسمح بزيادة معدلات الطفرات الجسدية. تُعدّ التغيرات المرتفعة في الميكروساتلايت عند تكرارات رباعية النوكليوتيدات المختارة (EMAST) نوعًا من MSI، حيث تكون المواقع التي تحتوي على تكرارات رباعية النوكليوتيدات AAAG أو ATAG غير مستقرة بشكل خاص. تُعدّ أنماط EMAST شائعة جدًا، إذ يُظهر ما يقرب من 60% من سرطانات القولون والمستقيم المتفرقة مستويات عالية من EMAST، المرتبطة بارتفاع معدل الخلايا التي تعاني من نقص MSH3 في الأورام. ^{[ 13 ]}