Mutagenic Activity

2 Pervasiveness of AID Activity

AID’s mutagenic activity poses a significant threat to the genomic integrity of B cells. Chociaż komórki B rozwinęły niezwykłą zdolność do ukierunkowania aktywności AID na loci Ig, reszta genomu nie jest całkowicie oszczędzona. W rzeczywistości, pojęcie aberrant SHM wprowadzającego mutacje poza genami Ig wyprzedziło odkrycie AID. Jednym z najwcześniejszych przykładów wskazujących na SHM jako mechanizm odpowiedzialny za wprowadzanie mutacji w genach bystander było odkrycie mutacji BCL6 w komórkach B ośrodka zarodkowego (Pasqualucci i in., 1998; Shen, Peters, Baron, Zhu, & Storb, 1998). Następnie stwierdzono, że dodatkowe geny, w tym MYC, PIM1, PAX5 i CD79B, zawierają mutacje w dużym odsetku próbek chłoniaka rozlanego z dużych komórek B (DLBCL) wywodzącego się z ośrodków zarodkowych (Gordon, Kanegai, Doerr, & Wall, 2003; Pasqualucci i wsp., 2001). Stosunkowo szersze podejście w kierunku identyfikacji zakresu mutacji pochodzących z AID w całym genomie komórek B później dostarczyło dowodów, że aktywność AID była znacznie mniej ograniczona niż wcześniej sądzono. Jednokilobazowe segmenty DNA poniżej głównego TSS były systematycznie sekwencjonowane dla ~ 100 genów ulegających ekspresji z mysich komórek B ośrodka zarodkowego (Liu i in., 2008). Zaskakująco, około 25% genów ocenianych w tym badaniu gromadziło statystycznie istotne poziomy mutacji zależnych od AID.

Oprócz mutacji punktowych wynikających z aberrant SHM, ludzkie chłoniaki z komórek B często są siedliskiem translokacji chromosomalnych obejmujących regiony zmienne Ig i S (Nussenzweig & Nussenzweig, 2010). Wiele z tych translokacji wiąże się z niewłaściwym rozwiązywaniem DSB wynikającym z procesów różnicowania Ig z udziałem RAG lub AID. Powszechną konsekwencją jest umieszczenie silnych elementów regulujących transkrypcję Ig na loci zawierającej protoonkogeny. Prowadzi to często do deregulacji i/lub nadekspresji uczestniczącego proto-onkogenu, co prowadzi do transformacji komórkowej. Najwcześniejszą molekularną charakterystyką translokacji obejmującej loci Ig i proto-onkogenu było odkrycie wzajemnych rearanżacji chromosomalnych obejmujących MYC i IGH w chłoniaku Burkitta (Dalla-Favera i in., 1982; Taub i in., 1982). Określenie roli AID w biogenezie translokacji Myc/IgH było znacznie ułatwione dzięki opracowaniu modeli mysich, które mogły w sposób powtarzalny dawać początek tej szczególnej rearanżacji DNA (Potter & Wiener, 1992). W szczególności, wykorzystując mysi model transgeniczny IL-6 do tworzenia plazmacytoma, wykazano, że translokacje Myc/IgH są całkowicie zależne od AID (Ramiro i in., 2004). Późniejsze badania wykazały, że Ung, białko BER krytyczne dla tworzenia DSB w regionie S podczas CSR, jest również wymagane dla translokacji Myc/IgH (Ramiro i in., 2006). Ponadto stwierdzono, że AID jest wymagane do tworzenia DSB zarówno w Myc, jak i IgH (Robbiani i in., 2008), co wskazuje na bezpośrednie zaangażowanie AID w translokację Myc/IgH.

Oprócz Myc, AID generuje DSB w wielu loci innych niż Ig w całym genomie komórek B (Robbiani i in., 2009; Staszewski i in., 2011). W ostatnich latach dwie niezależne grupy doniosły o swoich próbach skatalogowania zakresu DSBs i translokacji zależnych od AID w całym genomie przy użyciu nowych metod głębokiego sekwencjonowania (Chiarle i in., 2011; Klein, Resch i in., 2011). Eksperymenty te pozwoliły zidentyfikować genomowe miejsca powtarzających się DSBs i translokacji zależnych od AID, wśród których znalazło się wiele genów często translokowanych w różnych ludzkich chłoniakach z komórek B. Zależne od AID węzły translokacji często mapowały się do transkrybowanych regionów genowych (Chiarle i in., 2011; Klein, Resch i in., 2011). W szczególności, translokacje zależne od AID były znacząco wzbogacone w pobliżu regionów TSS, często w obrębie 2 kb od TSS. Jest to zgodne z koncepcją TSS jako obszarów akumulacji RNAP II i generowania ssDNA, które przypuszczalnie byłyby wzbogacone w substraty AID. Zaskakuj±co, transkrypcja sama w sobie była niewystarczaj±ca do wytworzenia powtarzaj±cego się miejsca translokacji zależnego od AID, jako że wiele wysoko transkrybowanych genów słabo uczestniczyło w translokacjach. Sugeruje to, że inne procesy sprzężone z transkrypcją mogą być krytycznie zaangażowane w generowanie zależnych od AID DSBs prowadzących do translokacji. Nowsze badania zaczęły odkrywać zmienne zaangażowane w rekurencyjne translokacje zależne od AID. Wykorzystując eksperymenty wychwytywania konformacji chromosomów oraz genomowe RPA jako odczyty częstotliwości kontaktu genomowego i uszkodzeń DNA, oceniono względny udział bliskości fizycznej i uszkodzeń DNA generowanych przez AID w miejscach powtarzających się translokacji (Hakim i in., 2012). Badanie to wykazało, że w przypadku braku AID, bliskość i organizacja jądrowa są ważnymi czynnikami w określaniu częstotliwości translokacji. Z kolei uszkodzenia DNA wynikające z aktywności AID korelują z częstością translokacji silniej niż częstość kontaktu fizycznego. Dlatego, podczas gdy zarówno uszkodzenia DNA jak i bliskość są ważnymi zmiennymi w generowaniu translokacji, zmiany generowane przez aktywność AID wydają się być siłą napędową nawracających translokacji komórek B.

.