Mutagene activiteit
2 Alomtegenwoordigheid van AID-activiteit
De mutagene activiteit van AID vormt een aanzienlijke bedreiging voor de genomische integriteit van B-cellen. Hoewel B-cellen een opmerkelijk vermogen hebben ontwikkeld om AID-activiteit te richten op de Ig-loci, blijft de rest van het genoom niet geheel gespaard. In feite dateert de notie van afwijkende SHM die mutaties introduceert buiten de Ig genen van voor de ontdekking van AID. Een van de vroegste voorbeelden van SHM als mechanisme dat mutaties in nevengenen veroorzaakt, was de ontdekking van BCL6-mutaties in kiemcentrum B-cellen (Pasqualucci et al., 1998; Shen, Peters, Baron, Zhu, & Storb, 1998). Vervolgens bleken bijkomende genen, waaronder MYC, PIM1, PAX5 en CD79B, mutaties te bevatten in een groot percentage van de van het kiemcentrum afgeleide diffuse grote B-cellymfoom (DLBCL) monsters (Gordon, Kanegai, Doerr, & Wall, 2003; Pasqualucci et al., 2001). Een relatief bredere aanpak om de omvang van door AID veroorzaakte mutaties in het gehele genoom van B-cellen vast te stellen, leverde later het bewijs dat de AID-activiteit veel minder beperkt was dan eerder werd gedacht. Eén-kilobase segmenten van DNA stroomafwaarts van de belangrijkste TSS werden systematisch gesequeneerd voor ~ 100 tot expressie komende genen van muis kiemcentrum B cellen (Liu et al., 2008). Verrassend genoeg accumuleerde ongeveer 25% van de in deze studie beoordeelde genen statistisch significante niveaus van AID-afhankelijke mutaties.
Naast puntmutaties die het gevolg zijn van afwijkende SHM, bevatten menselijke B cel lymfomen vaak chromosomale translocaties waarbij Ig variabele en S regio’s betrokken zijn (Nussenzweig & Nussenzweig, 2010). Bij veel van deze translocaties is sprake van onjuiste DSB-resolutie als gevolg van RAG- of AID-gemedieerde Ig-diversificatieprocessen. Een veel voorkomend gevolg is de nevenschikking van sterke Ig-transcriptieregulerende elementen op proto-oncogenen bevattende loci. Dit leidt vaak tot deregulering en/of overexpressie van het deelnemende proto-oncogen, hetgeen leidt tot cellulaire transformatie. De vroegste moleculaire karakterisering van een translocatie waarbij Ig-loci en een proto-oncogen betrokken zijn, was de ontdekking van wederkerige chromosomale herschikkingen waarbij MYC en IGH betrokken zijn in het Burkitt-lymfoom (Dalla-Favera et al., 1982; Taub et al., 1982). Het bepalen van de rol van AID in de biogenese van Myc/IgH translocaties werd sterk bevorderd door de ontwikkeling van muismodellen die reproduceerbaar aanleiding konden geven tot deze specifieke DNA herschikking (Potter & Wiener, 1992). Met behulp van een IL-6 transgeen muismodel van plasmacytoomvorming, werden Myc/IgH translocaties volledig AID-afhankelijk gerapporteerd (Ramiro et al., 2004). Latere studies toonden verder aan dat Ung, een BER eiwit dat kritisch is voor S regio DSB vorming tijdens CSR, ook nodig was voor Myc/IgH translocatie (Ramiro et al., 2006). Bovendien bleek AID specifiek nodig te zijn voor de vorming van DSB’s bij zowel Myc als IgH (Robbiani et al., 2008), wat wijst op een directe betrokkenheid van AID bij Myc/IgH translocatie.
Naast Myc bleek AID ook DSB’s te genereren bij veel niet-Ig loci in het B cel genoom (Robbiani et al., 2009; Staszewski et al., 2011). In de afgelopen jaren hebben twee onafhankelijke groepen hun pogingen gerapporteerd om de omvang van genoombrede AID-afhankelijke DSB’s en translocaties te catalogiseren met behulp van nieuwe diepe sequencingbenaderingen (Chiarle et al., 2011; Klein, Resch, et al., 2011). Deze experimenten identificeerden genomische locaties van recurrente AID-afhankelijke DSB’s en translocaties, waaronder veel genen die frequent getranslokeerd zijn in verschillende humane B cel lymfomen. AID-afhankelijke translocatieknooppunten komen vaak voor in getranscribeerde genische regio’s (Chiarle et al., 2011; Klein, Resch, et al., 2011). Specifiek, AID-afhankelijke translocaties waren significant verrijkt in de buurt van TSS regio’s, vaak binnen 2 kb van de TSS. Dit is consistent met de opvatting van TSS’s als gebieden van RNAP II accumulatie en ssDNA generatie, die vermoedelijk verrijkt zouden zijn in AID substraten. Verrassend genoeg was transcriptie op zich onvoldoende om een terugkerende AID-afhankelijke translocatieplaats te produceren, aangezien meerdere hooggetranscribeerde genen zwak participeerden in translocaties. Dit suggereert dat andere transcriptie-gekoppelde processen kritisch betrokken kunnen zijn bij het genereren van AID-afhankelijke DSB’s die leiden tot translocaties. Recentere studies zijn begonnen met het blootleggen van variabelen die betrokken zijn bij recurrente AID-afhankelijke translocaties. Met behulp van chromosoomconformatie capture-experimenten en genoombrede RPA-bezetting als uitlezing van respectievelijk genomische contactfrequentie en DNA-beschadiging, werden de relatieve bijdragen van fysieke nabijheid en AID-gegenereerde DNA-beschadiging beoordeeld op recurrente translocatieplaatsen (Hakim et al., 2012). Deze studie concludeerde dat in afwezigheid van AID, nabijheid en nucleaire organisatie belangrijke factoren zijn bij het bepalen van translocatiefrequentie. Daarentegen correleert DNA-schade als gevolg van AID-activiteit sterker met translocatiefrequentie dan fysieke contactfrequentie. Daarom, terwijl zowel DNA-schade en nabijheid belangrijke variabelen zijn in het genereren van translocaties, lijken laesies gegenereerd door AID-activiteit de drijvende kracht te zijn achter terugkerende B-cel translocaties.