ヒトDNAグリコシラーゼNTHL1のN末端ドメインにおける生殖細胞変異体の発現は、酵素機能や基質特異性を損なうことなく細胞形質転換を誘導する

Expression of a germline variant in the N-terminal domain of the human DNA glycosylase NTHL1 induces cellular transformation without impairing enzymatic function or substrate specificity.

• Carolyn G Marsden
• Pawel Jaruga
• Erdem Coskun
• Robyn L Maher
• David S Pederson
• Miral Dizdaroglu
• Joann B Sweasy

抄録

酸化的に誘発されたDNA損傷は、がんの発症に重要な役割を果たしていると広く認められており、主に塩基除去修復(BER)によって修復されています。BERはDNAグリコシラーゼによって開始され、DNAから損傷した塩基の位置を特定して除去する。NTHL1は、酸化されたピリミジンを主に除去する二機能性DNAグリコシラーゼである。本研究では、NTHL1 の N 末端ドメインの生殖細胞変異体である R33K を調べた。NTHL1 R33K をヒト MCF10A 細胞で発現させたところ、NTHL1 WT を発現させた細胞に比べて増殖が促進され、アンカレージに依存しない増殖を示した。しかし、WT-NTHL1とR33K-NTHL1は、類似の基質特異性、エキシジョン動態、酵素ターンオーバーを示し、また、R33K-NTHL1は、ヒトMCF10A細胞の増殖に重要な役割を果たしていた。本研究の結果は、R33K変異によって破壊されるBERにおけるR33の重要な機能を示唆している。さらに、R33K-NTHL1の発現によって誘導される細胞変化は、この生殖細胞変異体を保有するヒトが癌発生のリスクが高いことを示唆している。

Oxidatively-induced DNA damage, widely accepted as a key player in the onset of cancer, is predominantly repaired by base excision repair (BER). BER is initiated by DNA glycosylases, which locate and remove damaged bases from DNA. NTHL1 is a bifunctional DNA glycosylase in mammalian cells that predominantly removes oxidized pyrimidines. In this study, we investigated a germline variant in the N-terminal domain of NTHL1, R33K. Expression of NTHL1 R33K in human MCF10A cells resulted in increased proliferation and anchorage-independent growth compared to NTHL1 WT-expressing cells. However, wt-NTHL1 and R33K-NTHL1 exhibited similar substrate specificity, excision kinetics, and enzyme turnover and . The results of this study indicate an important function of R33 in BER that is disrupted by the R33K mutation. Furthermore, the cellular transformation induced by R33K-NTHL1 expression suggests that humans harboring this germline variant may be at increased risk for cancer incidence.