MGMT (proteína)

A O⁶-metilguanina ADN metiltransferase (MGMT), tamén chamada O⁶-alquilguanina ADN alquiltransferase (AGT ou AGAT) é unha proteína que nos humanos está codificada no xene MGMT do cromosoma 10.^[1][2] A O⁶-metilguanina ADN metiltransferase é esencial para a estabilidade do xenoma. Repara as lesións no ADN mutaxénicas que ocorren de forma natural que orixinan O⁶-metilguanina (tamén chamada 6-O-metilguanina), converténdoa de novo en guanina e impide a discordancia e os erros durante a replicación do ADN e a transcrición. En consecuencia, a perda de MGMT incrementa o risco de cancro en ratos despois da exposición a axentes alquilantes.^[3] Os dous isocimas bacterianos equivalentes son Ada e Ogt.

Este artigo trata sobre un xene e proteína. Para o grupo musical homónimo véxase: MGMT.

MGMT
Identificadores
Símbolo	MGMT
Símbolos alt.	Mgmt, AGT, AI267024, Agat
Entrez	4255
RefSeq	XP_005252739.1
UniProt	P16455
Outros datos
Locus	Cr. 10 :(129.47 – 129.77 Mb)

Función e mecanismo

O6-alquilguanina ADN alquiltransferase
Identificadores
Número EC	2.1.1.63
Número CAS	77271-19-3
Bases de datos
IntEnz	vista de IntEnz
BRENDA	entrada de BRENDA
ExPASy	vista de NiceZyme
KEGG	entrada de KEGG
MetaCyc	vía metabólica
PRIAM	perfil
Estruturas PDB	RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Procura PMC artigos PubMed artigos NCBI Protein procura

Aínda que os mutáxenos alquilantes modifican preferencialmente a base guanina na posición N7, a formación de O⁶-alquil-guanina é unha lesión carcinoxénica importante no ADN. Este aduto do ADN é retirado pola proteína de reparación O⁶-alquilguanina ADN alquiltransferase por medio dun mecanismo S_N2. Esta proteína non é un verdadeiro encima, xa que elimina o grupo alquilo da lesión nunha reacción estoquiométrica e o encima activo non se rexenera despois de que é alquilado (o que se denomina ás veces suicidio dun encima). O residuo aceptor de metilos na proteína é unha cisteína.^[4]

${\displaystyle \mathrm {\ {\xrightarrow {MGMT}}} }$

Desmetilación da 6-O-metilguanosina a guanosina

Importancia clínica

A metilación dos promotores dos xenes pode xogar un papel significativo na carcinoxénese. En pacientes con glioblastoma multiforme, un tipo grave de tumor cerebral, o estado de metilación do xene MGMT determina se as células tumorais responderán ao tratamento con temozolomida; se o promotor está metilado, a temozolomida é máis efectiva.^[5] A nivel clínico, isto trradúcese nunha supervivencia prolongada de pacientes de glioblastoma cun promotor MGMT metilado. Ademais, a metilación de MGMT pode utilizarse para predicir a supervivencia do paciente en modelos de predición clínica.^[6] Para comprobar o estado de metilación do promotor de MGMT en instalacións clínicas, prefírense os métodos baseados no ADN, como a reacción en cadea da polimerase específica de metilación (MS-PCR) ou a pirosecuenciación, mellor que ensaios inmunohistoquímicos ou baseados no ARN.^[7]

O xene MGMT é tamén unha útil ferramenta para incrementar a eficacia da terapia xénica. Ao usar un segundo vector de dous compoñentes consistente nun transxene de interese e o MGMT, pode utilizarse a selección de fármacos in vivo para seleccionar células que foron transducidas con éxito.^[8]

Os mutáxenos presentes no ambiente,^[9] no fume do tabaco^[10] e alimentos,^[11] así como os produtos metabólicos endóxenos^[12] xeran especies electrófilas reactivas que alquilan ou metilan o ADN especificamente, xerando 6-O-metilguanina (m6G).

En 1985 Yarosh resumiu os traballos iniciais que estableceron a m6G como a base alquilada no ADN que era a máis mutaxénica e carcinoxénica.^[13] En 1994 Rasouli-Nia et al.^[14] mostraron que aproximadamente se inducía unha mutación por cada oito m6Gs que non eran reparadas no ADN. As mutacións poden causar a progresión cara ao cancro por un proceso de selección natural.^[15]

Expresión no cancro

Cancros deficientes en MGMT

Tipo de cancro	Frecuencia da deficiencia no cancro	Frecuencia da deficiencia en defectos de campo adxacentes
Cervical[16]	61%	39%
Colorrectal	40%-90%[17][18][19][20][21]	11%-34%[17][18]
Colorrectal con inestabilidade de microsatélites[22]	70%	60%
Adenocarcinoma esofáxico	71%-79%[23][24]	89%[24]
Carcinoma de células escamosas esofáxico	38%-96%[23][25][26][26]	65%[26]
Glioblastoma debido á metilación do promotor	44%-59%[27][28]
Carcinoma de células escamosas de cabeza e pescozo	54%[29]
Carcinoma hepatocelular (asociado ao virus da hepatite C)[30]	68%	65%
Larinxe	54%-61%[31][32]	38%[32]
Estómago	32%-88%[33][34][34]	17%-78%[33][34][34]
Tiroide[35]	87%

Represión epixenética

Só unha minoría dos cancros esporádicos cunha deficiencia na reparación do ADN teñen unha mutación nun xene de reparación do ADN. Porén, unha maioría dos cancros esporádicos con deficiencia na reparación do ADN si teñen unha ou máis alteracións epixenéticas, que reducen ou silencian a expresión de xenes de reparación do ADN. Por exemplo, nun estudo de 113 casos de cancro colorrectal secuencial, só catro tiñan unha mutación con cambio de sentido no xene de reparación do ADN MGMT, mentres que a maioría tiñan reducida a expresión de MGMT debido á metilación da rexión promotora de MGMT (o que é unha alteración epixenética).^[36]

MGMT pode ser reprimido epixeneticamente de diversas maneiras.^[37] Cando a expresión de MGMT está reprimida en cancros, isto xeralmente débese á metilación da súa rexión promotora.^[37] Porén, a expresión pode tamén ser reprimida por dimetilación da lisina 9 da histona H3^[38] ou por sobreexpresión de diversos microARNs como miR-181d, miR-767-3p e miR-603.^[37][39]

Deficiencia en defectos de campo

Segmento do colon diseccionado recentemente e aberto lonxitudinalmente mostrando un cancro e catro pólipos. Debaixo un diagrama esquemático indicando un probable defecto de campo (unha rexión dos tecidos que precede e predispón ao desenvolvemento do cancro) neste segmento do colon. O diagrama indica subclons e subsubclons que eran precursores do tumor.

Un defecto de campo é unha área ou "campo" de epitelio que foi precondicionado debido a cambios epixenéticos ou mutacións de modo que predispón cara ao desenvolvemento dun cancro. Un defecto de campo ilústrase na foto e diagrama mostrado dun segmento de colon con cancro de colon e catro pequenos pólipos na mesma área. Como indicou Rubin, "A gran maioría dos estudos en investigación do cancro fixéronse en tumores ben definidos in vivo ou en focos neoplásicos discretos in vitro.^[40] Porén, hai probas de que máis do 80% das mutacións somáticas que se encontran en tumores colorrectais humanos de fenotipo mutador ocorren antes do comezo da expansión clonal terminal."^[41] De xeito similar, Vogelstein et al.^[42] sinalaron que máis da metde das mutacións somáticas identificadas en tumores ocorren na fase preneoplásica (nun defecto de campo), durante o crecemento de células aparentemente normais.

Na táboa de arriba indícase que se detectaron deficiencias de MGMT nos defectos de campo (en tecidos histoloxicamente normais) que rodean a maior parte dos cancros. Se a MGMT se reduce ou silencia epixeneticamente, probablemente non conferirá unha vantaxe selectiva a unha célula nai. Porén, a expresión reducida ou ausente de MGMT causará un incremento das taxas de mutación, e un ou máis dos xenes mutados poden darlle á célula unha vantaxe selectiva. O xene MGMT con expresión deficiente podería despois ser portado polas células como un xene pasaxeiro (autostopista) selectivamente neutro ou só lixeiramente deletéreo cando a célula nai mutada xere un clon expandido. A presenza continuada dun clon cun xene MGMT reprimido epixeneticamente continuaría xerando máis mutacións, algunhas das cales producirían o tumor.

Deficiencia con danos exóxenos

A deficiencia de MGMT por si soa pode non ser suficiente para causar a progesión do cancro. Os ratos con mutación homocigota en MGMT non desenvolven máis cancros que os ratos de tipo salvaxe cando crecen sen estrés.^[43] Porén, o tratamento estresante dos ratos con azoximetano e dextrán sulfato causaba máis de catro tumores de colon por rato mutante para MGMT, pero menos dun tumor por rato de tipo salvaxe.^[44]

Represión en coordinación con outros xenes de reparación do ADN

Nos cancros, con frecuencia moitos xenes de reparación do ADN están reprimidos simultaneamente.^[45] Nun exemplo, que implica ao xene MGMT, Jiang et al.^[46] realizaron un estudo no que avaliaron a expresión dos ARNm de 27 xenes de reparación do ADN en 40 astrocitomas comparados con tecidos cerebrais normais de individuos sen astrocitoma. Entre os 27 xenes de reparación do ADN avaliados, 13 deles, que eran: MGMT, NTHL1, OGG1, SMUG1, ERCC1, ERCC2, ERCC3, ERCC4, MLH1, MLH3, RAD50, XRCC4 e XRCC5, estaban significativamene regulados á baixa en cada un dos tres graos (II, III e IV) dos astrocitomas. A represión destes 13 xenes tanto en astrocitomas de baixo grao coma de maior grao suxeriu que poden ser importantes nos estadios temperán e posteriores dos astrocitomas. Noutro exemplo, Kitajima et al.^[47] atoparon que a inmunorreactividade para a expresión de MGMT e MLH1 estaba estreitamente correlacionada en 135 espécimes de cancro gástrico e a perda de MGMT e hMLH1 parecía estar acelarada sincronicamente durante a progresión de tumores.

A expresión deficiente de múltiples xenes de reparación do ADN obsérvase con frecuencia nos cancros,^[45] e pode contribuír a que se produzan miles de mutacións que xeralmente se encontran nos cancros.

Interaccións

A O⁶-metilguanina ADN metiltransferase presenta interaccións co receptor de estróxenos alfa.^[48]