Attività mutagena

2 Pervasività dell’attività AID

L’attività mutagena di AID rappresenta una minaccia significativa per l’integrità genomica delle cellule B. Anche se le cellule B hanno sviluppato una notevole capacità di indirizzare l’attività AID ai loci delle Ig, il resto del genoma non è interamente risparmiato. Infatti, la nozione di SHM aberrante che introduce mutazioni oltre i geni Ig precede la scoperta dell’AID. Uno dei primi esempi che implicano la SHM come meccanismo responsabile dell’introduzione di mutazioni nei geni bystander è stata la scoperta di mutazioni BCL6 nelle cellule B del centro germinale (Pasqualucci et al., 1998; Shen, Peters, Baron, Zhu, & Storb, 1998). Successivamente, altri geni tra cui MYC, PIM1, PAX5, e CD79B sono stati trovati a contenere mutazioni in una grande percentuale di campioni di linfoma diffuso a grandi cellule B (DLBCL) derivati dal centro germinale (Gordon, Kanegai, Doerr, Wall, 2003; Pasqualucci et al., 2001). Un approccio relativamente più ampio per identificare l’estensione delle mutazioni derivate dall’AID in tutto il genoma delle cellule B ha fornito successivamente la prova che l’attività dell’AID era molto meno limitata di quanto si pensasse in precedenza. Segmenti di un chilobase di DNA a valle del TSS principale sono stati sistematicamente sequenziati per circa 100 geni espressi da cellule B del centro germinale del topo (Liu et al., 2008). Sorprendentemente, circa il 25% dei geni valutati in questo studio ha accumulato livelli statisticamente significativi di mutazioni AID-dipendenti.

Oltre alle mutazioni puntiformi derivanti da SHM aberrante, i linfomi delle cellule B umane ospitano frequentemente traslocazioni cromosomiche che coinvolgono le regioni Ig variabili e S (Nussenzweig & Nussenzweig, 2010). Molte di queste traslocazioni coinvolgono una risoluzione impropria di DSB derivante da processi di diversificazione delle Ig mediati da RAG o AID. Una conseguenza comune è la giustapposizione di forti elementi di regolazione trascrizionale Ig su loci contenenti proto-oncogene. Questo porta frequentemente alla deregolazione e/o sovraespressione del proto-oncogene partecipante, portando alla trasformazione cellulare. La prima caratterizzazione molecolare di una traslocazione che coinvolge loci Ig e un proto-oncogene è stata la scoperta di riarrangiamenti cromosomici reciproci che coinvolgono MYC e IGH nel linfoma di Burkitt (Dalla-Favera et al., 1982; Taub et al., 1982). La determinazione del ruolo di AID nella biogenesi delle traslocazioni Myc/IgH è stata notevolmente aiutata dallo sviluppo di modelli murini che potevano riprodurre questo particolare riarrangiamento del DNA (Potter & Wiener, 1992). In particolare, utilizzando un modello di topo transgenico IL-6 di formazione di plasmocitoma, è stato riportato che le traslocazioni Myc/IgH sono interamente dipendenti da AID (Ramiro et al., 2004). Studi successivi hanno dimostrato che Ung, una proteina BER critica per la formazione di DSB della regione S durante la RSI, era anche richiesta per la traslocazione di Myc/IgH (Ramiro et al., 2006). Inoltre, si è scoperto che AID è specificamente richiesta per la creazione di DSB sia a Myc che a IgH (Robbiani et al., 2008), indicando un coinvolgimento diretto di AID nella traslocazione di Myc/IgH.

Oltre a Myc, si è scoperto che AID genera DSB in molti loci non Ig in tutto il genoma delle cellule B (Robbiani et al., 2009; Staszewski et al., 2011). Negli ultimi anni, due gruppi indipendenti hanno riportato i loro tentativi di catalogare l’estensione delle DSB e delle traslocazioni genomiche dipendenti dall’AID utilizzando nuovi approcci di sequenziamento profondo (Chiarle et al., 2011; Klein, Resch, et al., 2011). Questi esperimenti hanno identificato siti genomici di DSB e traslocazioni ricorrenti AID-dipendenti, che includevano molti geni frequentemente traslocati in vari linfomi umani a cellule B. Le giunzioni di traslocazione AID-dipendenti hanno frequentemente mappato in regioni geniche trascritte (Chiarle et al., 2011; Klein, Resch, et al., 2011). In particolare, le traslocazioni AID-dipendenti sono state significativamente arricchite vicino alle regioni TSS, spesso entro 2 kb del TSS. Questo è coerente con la nozione di TSSs come aree di accumulo RNAP II e ssDNA generazione, che sarebbe presumibilmente arricchito in substrati AID. Sorprendentemente, la trascrizione di per sé era insufficiente a produrre un ricorrente AID-dipendente sito di traslocazione, come più geni altamente trascritti debolmente partecipato a traslocazioni. Questo suggerisce che altri processi accoppiati alla trascrizione possono essere criticamente coinvolti nella generazione di DSBs AID-dipendenti che portano alle traslocazioni. Studi più recenti hanno iniziato a scoprire le variabili coinvolte nelle traslocazioni ricorrenti AID-dipendenti. Utilizzando esperimenti di cattura della conformazione del cromosoma e l’occupazione di RPA su tutto il genoma come letture della frequenza di contatto genomico e del danno al DNA, rispettivamente, sono stati valutati i contributi relativi della vicinanza fisica e del danno al DNA generato dall’AID nei siti di traslocazione ricorrente (Hakim et al., 2012). Questo studio ha concluso che in assenza di AID, la vicinanza e l’organizzazione nucleare sono fattori importanti nel determinare la frequenza di traslocazione. Al contrario, il danno al DNA risultante dall’attività AID correla più fortemente con la frequenza di traslocazione rispetto alla frequenza del contatto fisico. Pertanto, mentre sia il danno al DNA che la vicinanza sono variabili importanti nella generazione delle traslocazioni, le lesioni generate dall’attività AID sembrano essere la forza trainante delle traslocazioni ricorrenti delle cellule B.