eRapport

Molekylære mekanismer ved mammalsk DNA reparasjon

Prosjekt
Prosjektnummer
46062113
Ansvarlig person
Berit Doseth
Institusjon
NTNU, IKM
Prosjektkategori
Helse og rehab 2012
Helsekategori
Cancer
Forskningsaktivitet
1. Underpinning
Rapporter
2015 - sluttrapport
The most common mutations in cancer are C to T transitions, but their origin has remained elusive. Recently, mutational signatures of APOBEC-family cytosine deaminases were identified in many common cancers, suggesting off-target deamination of cytosine to uracil as a common mutagenic mechanism. Here we present evidence from mass spectrometric quantitation of deoxyuridine in DNA that shows significantly higher genomic uracil content in B-cell lymphoma cell lines compared to non-lymphoma cancer cell lines and normal circulating lymphocytes. The genomic uracil levels were highly correlated with AID mRNA and protein expression, but not with expression of other APOBECs. Accordingly, AID knockdown significantly reduced genomic uracil content. B-cells stimulated to express endogenous AID and undergo class switch recombination displayed a several-fold increase in total genomic uracil, indicating that B cells may undergo widespread cytosine deamination after stimulation. In line with this, we found that clustered mutations (kataegis) in lymphoma and chronic lymphocytic leukemia predominantly carry AID-hotspot mutational signatures. Moreover, we observed an inverse correlation of genomic uracil with uracil excision activity and expression of the uracil-DNA glycosylases UNG and SMUG1. In conclusion, AID-induced mutagenic U:G mismatches in DNA may be a fundamental and common cause of mutations in B-cell malignancies. Forskningsgruppens overordnete mål er å øke innsikten i hvordan arvematerialet holdes intakt ved DNA reparasjon og hvordan defekter i reparasjonsmekanismer kan forårsake kreft, samt betydningen av DNA reparasjonsenzymer for immunforsvaret Forskning vår har bidratt til økt forståelse av hvordan B-cellelymfom oppstår og hvordan reparasjon av AID-induserte DNA skader er viktig i kreftforebyggelse.
2014
AID (activation-induced cytidine deaminase ) er et mutator-protein som deaminerer cytosin til uracil i immunoglobulin (Ig)-genene i B-celler. AID er essensielt i vårt adaptive immunforsvar, mens feilregulert AID-aktivitet er relatert til mutasjoner og kreft. Vi har studert aktivitet, intracellulær transport og regulering av AID.For å bekjempe nye infeksjoner produserer stimulerte B celler antistoffer med økt affinitet og endrede beskyttelsesfunksjoner. Dette skjer ved at mutasjoner introduseres med høy frekvens i Ig-genene, og AID er proteinet som initierer disse prosessene ved å deaminere cytosin til uracil. Ved feil regulering av AID vil uracil som er generert i proto-oncogener være en tidlig og kritisk hendelse ved utvikling av B-celle lymfom. Ekspresjon, enzymatisk aktivitet og intracellulær lokalisering må derfor være nøye regulert for å unngå uønskede mutasjoner. AID er i hovedsak lokalisert til cytoplasma, og for at AID skal deaminere cytosin til uracil i Ig-genene må det først transporteres inn i cellekjernen. Vi har karakterisert lokaliseringen av AID og demonstrert at proteinet akkumulerer i intranuckleære strukturer som nucleoli, Cajal bodies og nuckleære speckles. De to sistnevnte strukturene er involvert i modning og lagring av spliceosomer. Videre har vi vist at AID assosierer med ribonukleoproteiner som er essensielle komponenter i splicing-maskineriet. I tillegg fant vi at AID samlokaliserer i nukleære speckles med protein kinase A, som regulerer den biologiske aktiviteten av AID. Basert på disse funnene foreslår vi at mRNA splicing-maskineriet er viktig for AID spesifisitet ("targeting") og biologisk aktivitet (PMID 24434356). AID har mange interaksjonspartnere, og slike interaksjoner kan potensielt regulere dets intracellulære lokalisering, aktivitet og targeting til immunoglobulin-genene. Ved hjelp av high throughput massespektrometri analyser av AID-komplekser i stimulerte B celler, arbeider vi nå for å avdekke flere faktorer involvert i reguleringen av AID. Nivåene av genomisk uracil i normale- og ulike kreft-former har ikke vært nøyaktig kvantitert tidligere. Ved bruk av en massespektrometri-metode har vi målt mengden uracil i genomet og funnet at AID ekspresjon i stimulerte B-celle lymfom cellelinjer forårsaker akkumulering av genomisk uracil. Ved å reanalysere tilgjengelige exome sekvenseringsdata finner vi at AID-induserte mutasjoner også kan være en felles og fundamental årsak til ulike typer humane B-celle kreftformer (PMID 25486549).
2013
I antigen-stimulerte B-celler forårsaker activation-induced cytidine deaminase (AID) mutasjoner for å diversifisere antistoffene, men den samme mutasjonsprosessen kan også føre til B-celle lymfom dersom reguleringen av AID ikke er optimal. Vi har studert intracellulær transport og regulering av AID.AID er et mutator-protein som deaminerer cytosin til uracil i spesifikke regioner av immunoglobulin-genene i B-celler. AID er essensielt i vårt adaptive immunforsvar, mens feilregulert AID aktivitet (og andre deaminaser i samme familie) er relatert til mutasjoner og kreft. Vi har studert intracellulær transport og regulering av AID. AID-genererte mutasjoner i proto-oncogener er en tidlig og kritisk hendelse ved utvikling av B-celle lymfom. Ekspresjon, enzymatisk aktivitet og intracellulær lokalisering må derfor være nøye regulert for å unngå uønskede mutasjoner. AID er i hovedsak lokalisert til cytoplasma, og for at AID skal deaminere cytosin til uracil i immunoglobulin-genene må det først transporteres inn i cellekjernen. Vi har karakterisert lokaliseringen av AID og demonstrert at proteinet akkumulerer i intranuckleære strukturer som nucleoli, Cajal bodies og nuckleære speckles. De to sistnevnte strukturene er involvert i modning og lagring av spliceosomer. Videre har vi vist at AID assosierer med ribonukleoproteiner som er essensielle komponenter i splicing-maskineriet. I tillegg fant vi at AID samlokaliserer i nukleære speckles med protein kinase A, som regulerer den biologiske aktiviteten av AID. Basert på disse funnene foreslår vi at mRNA splicing-maskineriet er viktig for AID spesifisitet ("targeting") og biologisk aktivitet (PMID 24434356). AID har mange interaksjonspartnere, og slike interaksjoner kan potensielt regulere dets intracellulære lokalisering, aktivitet og targeting til immunoglobulin-genene. Ved hjelp av high throughput massespektrometri analyser av AID-komplekser i stimulerte B celler, arbeider vi nå for å avdekke flere faktorer involvert i reguleringen av AID.
Vitenskapelige artikler
Pettersen HS, Galashevskaya A, Doseth B, Sousa MM, Sarno A, Visnes T, Aas PA, Liabakk NB, Slupphaug G, Sætrom P, Kavli B, Krokan HE

AID expression in B-cell lymphomas causes accumulation of genomic uracil and a distinct AID mutational signature.

DNA Repair (Amst) 2015 Jan;25():60-71. Epub 2014 nov 24

PMID: 25486549

Hu Yi, Ericsson Ida, Doseth Berit, Liabakk Nina B, Krokan Hans E, Kavli Bodil

Activation-induced cytidine deaminase (AID) is localized to subnuclear domains enriched in splicing factors.

Exp Cell Res 2014 Mar 10;322(1):178-92. Epub 2014 jan 13

PMID: 24434356

Doktorgrader
Yi Hu

Induction and processing of uracil in the human genome

Disputert:
mai 2013
Hovedveileder:
Hans Einar Krokan
Deltagere
  • Per Arne Aas Prosjektdeltaker
  • Nina-Beate Liabakk Prosjektdeltaker
  • Geir Slupphaug Forskningsgruppeleder
  • Bodil Merete Kavli Forsker
  • Torkild Visnes Prosjektdeltaker
  • Antonio Sarno Doktorgradsstipendiat
  • Mirta Mittelstedt Leal Sousa Prosjektdeltaker
  • Henrik P Sahlin Pettersen Postdoktorstipendiat
  • Pål Sætrom Forskningsgruppeleder
  • Hans Einar Krokan Forskningsgruppeleder
  • Anastasia Galashevskaya Doktorgradsstipendiat
  • Berit Doseth Postdoktorstipendiat
  • Ida Ericsson Doktorgradsstipendiat
  • Yi Hu Doktorgradsstipendiat

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til Helse Midt-Norge RHF - Samarbeidsorganet og FFU

Personvern  -  Informasjonskapsler