Nasljedni nepolipasti kolorektalumskii karcinom, koji se ponekad naziva Lynchov sindrom, nasljeđuje se na autosomno dominantan način, gdje je nasljeđivanje samo jedne kopije mutiranog gena za popravak neusklađenosti dovoljno da izazove fenotip bolesti. Mutacije u genu MSH2 čine 40% genetićkih promjena povezanih s ovom bolešću i vodeći su uzrok, zajedno sa mutacijama MLH1.[9] Mutacije povezane sa HNPCC su široko rasprostranjene u svim domenima MSH2, a hipotetske funkcije ovih mutacija zasnovane na kristalnoj strukturi MutSα uključuju interakcije protein-protein, stabilnost, alosternu regulaciju, sučelje MSH2-MSH6 i DNK vezivanje.[10] Mutacije u MSH2 i drugim genima za popravku neusklađenosti uzrokuju da oštećenje DNK ostane nepopravljeno, što rezultira povećanjem učestalosti mutacija. Ove mutacije se nakupljaju tokom života osobe do kojih inače ne bi došlo da je DNK pravilno popravljena.
Vijabilnost MMR gena uključujući MSH2 može se pratiti putem mikrosatelitne nestabilnosti, testa biomarkera koji analizira ponavljanja kratkih sekvenci koje je ćelijama vrlo teško replicirati bez funkcionalnog sistema popravke neusklađenosti. Budući da ove sekvence variraju u populaciji, stvarni broj kopija kratkih ponavljanja sekvence nije bitan, samo je konzistentan broj koji pacijent ima od tkiva do tkiva i tokom vremena. Ovaj fenomen se javlja zato što su ove sekvence sklone greškama kompleksa replikacija DNK, koje onda treba popraviti genima za popravku neusklađenosti. Ako oni ne djeluju, s vremenom će doći do duplikacija ili delecija ovih sekvenci, što će dovesti do različitog broja ponavljanja kod istog pacijenta.
Oko 71% pacijenata sa HNPCC pokazuje mikrosatelitsku nestabilnost.|[11] Metodi detekcije nestabilnosti mikrosatelita uključuju lančanu reakciju polimeraze (PCR) i imunohistohemijske (IHC) metode, provjeru lanca polimeraze DNK i imunohistohemijsko ispitivanje nivoa proteina za popravku neusklađenosti. Sada postoje dokazi da je univerzalno testiranje za MSI počevši od IHC ili PCR baziranog MSI testiranja isplativo, osjetljivo, specifično i općenito je široko prihvaćeno.[12]
Kod eukariota, od kvasaca do ljudi, MSH2 se dimerizira sa MSH6 kako bi formirao MutSα kompleks,[13] koji je uključen u popravku neusklađenosti baze i kratkih insercija/delecija petlje.[14] Heterodimerizacija MSH2 stabilizuje MSH6, koji nije stabilan zbog poremećenog N-terminalnog domena. Suprotno tome, MSH2 nema sekvencu jedarne lokalizacije (NLS), pa se vjeruje da MSH2 i MSH6 dimeriziraju u citoplazmi, a zatim se zajedno unose u ćelijsko jedro.[15] U dimeru MutSα, MSH6 stupa u interakciju sa DNK, radi prepoznavanja neusklađenosti, dok MSH2 pruža stabilnost koju MSH6 zahtijeva. MSH2 se može uvesti u jezgro bez dimerizacije u MSH6, a u ovom slučaju, MSH2 je vjerovatno dimeriziran u MSH3 da formira MutSβ.[16] MSH2 ima dva interakcijska domena sa MSH6 u heterodimeru MutSα, domen u interakciji DNK i domen ATPaze.[17]
MutSα dimer skenira dvolančanu DNK u jedru, tražeći neusklađene baze. Kada ga kompleks pronađe, popravlja mutaciju na način ovisan o ATP. MSH2 domen MutSα preferira ADP u odnosu na ATP, dok domen MSH6 preferira suprotno. Studije su pokazale da MutSα skenira samo DNK sa MSH2 domenom koja sadrži ADP, dok domen MSH6 može sadržavati ili ADP ili ATP.[18] MutSα se zatim povezuje sa MLH1 kako bi popravio oštećeni DNK.
MutSβ nastaje kada se MSH2 kompleksira sa MSH3 umjesto MSH6. Ovaj dimer popravlja duže petlje insercija/delecija od MutSα.[19] Zbog prirode mutacija koje ovaj kompleks popravlja, ovo je vjerovatno stanje MSH2 koje uzrokuje fenotip nestabilnosti mikrosatelita. Velike DNK insercije i delecije suštinski savijaju dvostruku spiralu DNK. MSH2/MSH3 dimer može prepoznati ovu topologiju i pokrenuti popravku. Mehanizam po kojem prepoznaje mutacije je također različit, jer razdvaja dva lanca DNK, što MutSα ne čini.[20]
Oštećenje DNK je primarni uzrok raka,[33] a čini se da su nedostaci u ekspresiji gena za popravku DNK u osnovi mnogih oblika raka.[34][35] Ako je popravka DNK manjkava, oštećenje DNK ima tendenciju da se akumulira. Takvo prekomjerno oštećenje DNK može povećati mutacije zbog sklone greškama sinteze translezija i popravke sklone greškama. Povećano oštećenje DNK također može povećati epigenetičke promjene zbog grešaka tokom popravke DNK.[36][37] Takve mutacije i epigenetičke promjene mogu dovesti do kancera.
Smanjenje ekspresije gena za popravku DNK (obično uzrokovano epigenetičkim promjenama) vrlo je uobičajeno kod karcinoma i obično je mnogo češće od mutacijskih defekata u genima za popravku DNK kod karcinoma. U studiji o MSH2 u karcinom plućnih nemalih ćelija (NSCLC), mutacije nisu pronađene dok je 29% imalo epigenetičku redukciju ekspresije "MSH2".[38] U akutnoj limfoblastoidna leukemiji (ALL), nisu pronađene mutacije MSH2 [39] dok je 43% pacijenata sa ALL pokazalo metilaciju promotora MSH2, a njih 86% pacijenata sa relapsom imalo je metilaciju promotora MSH2.[40] Postojale su, međutim, mutacije u četiri druga gena kod ALL pacijenata koje su destabilizirale protein MSH2, a one su bile defektne kod 11% djece sa ALL i 16% odraslih s ovim karcinomom.[39]
^Müller A, Fishel R (2002). "Mismatch repair and the hereditary non-polyposis colorectal cancer syndrome (HNPCC)". Cancer Invest. 20 (1): 102–9. doi:10.1081/cnv-120000371. PMID11852992. S2CID3581304.
^Brown KD, Rathi A, Kamath R, Beardsley DI, Zhan Q, Mannino JL, Baskaran R (januar 2003). "The mismatch repair system is required for S-phase checkpoint activation". Nat. Genet. 33 (1): 80–4. doi:10.1038/ng1052. PMID12447371. S2CID20616220.
^Rasmussen LJ, Rasmussen M, Lee B, Rasmussen AK, Wilson DM, Nielsen FC, Bisgaard HC (juni 2000). "Identification of factors interacting with hMSH2 in the fetal liver utilizing the yeast two-hybrid system. In vivo interaction through the C-terminal domains of hEXO1 and hMSH2 and comparative expression analysis". Mutat. Res. 460 (1): 41–52. doi:10.1016/S0921-8777(00)00012-4. PMID10856833.
^Schmutte C, Marinescu RC, Sadoff MM, Guerrette S, Overhauser J, Fishel R (oktobar 1998). "Human exonuclease I interacts with the mismatch repair protein hMSH2". Cancer Res. 58 (20): 4537–42. PMID9788596.
^ abBocker T, Barusevicius A, Snowden T, Rasio D, Guerrette S, Robbins D, Schmidt C, Burczak J, Croce CM, Copeland T, Kovatich AJ, Fishel R (februar 1999). "hMSH5: a human MutS homologue that forms a novel heterodimer with hMSH4 and is expressed during spermatogenesis". Cancer Res. 59 (4): 816–22. PMID10029069.
^Scherer SJ, Welter C, Zang KD, Dooley S (april 1996). "Specific in vitro binding of p53 to the promoter region of the human mismatch repair gene hMSH2". Biochem. Biophys. Res. Commun. 221 (3): 722–8. doi:10.1006/bbrc.1996.0663. PMID8630028.
^ abLee KH, Lee JS, Nam JH, Choi C, Lee MC, Park CS, Juhng SW, Lee JH (2011). "Promoter methylation status of hMLH1, hMSH2, and MGMT genes in colorectal cancer associated with adenoma-carcinoma sequence". Langenbecks Arch Surg. 396 (7): 1017–26. doi:10.1007/s00423-011-0812-9. PMID21706233. S2CID8069716.
^Villemure JF, Abaji C, Cousineau I, Belmaaza A (2003). "MSH2-deficient human cells exhibit a defect in the accurate termination of homology-directed repair of DNA double-strand breaks". Cancer Res. 63 (12): 3334–9. PMID12810667.
^Ling ZQ, Zhao Q, Zhou SL, Mao WM (2012). "MSH2 promoter hypermethylation in circulating tumor DNA is a valuable predictor of disease-free survival for patients with esophageal squamous cell carcinoma". Eur J Surg Oncol. 38 (4): 326–32. doi:10.1016/j.ejso.2012.01.008. PMID22265839.
^Vlaykova T, Mitkova A, Stancheva G, Kadiyska T, Gulubova M, Yovchev Y, Cirovski G, Chilingirov P, Damyanov D, Kremensky I, Mitev V, Kaneva R (2011). "Microsatellite instability and promoter hypermethylation of MLH1 and MSH2 in patients with sporadic colorectal cancer". J BUON. 16 (2): 265–73. PMID21766496.
^Malhotra P, Anwar M, Kochhar R, Ahmad S, Vaiphei K, Mahmood S (2014). "Promoter methylation and immunohistochemical expression of hMLH1 and hMSH2 in sporadic colorectal cancer: a study from India". Tumour Biol. 35 (4): 3679–87. doi:10.1007/s13277-013-1487-3. PMID24317816. S2CID10615946.
Warusavitarne J, Schnitzler M (2007). "The role of chemotherapy in microsatellite unstable (MSI-H) colorectal cancer". International Journal of Colorectal Disease. 22 (7): 739–48. doi:10.1007/s00384-006-0228-0. PMID17109103. S2CID6460105.
Wei Q, Xu X, Cheng L, et al. (1995). "Simultaneous amplification of four DNA repair genes and beta-actin in human lymphocytes by multiplex reverse transcriptase-PCR". Cancer Res. 55 (21): 5025–9. PMID7585546.
Wilson TM, Ewel A, Duguid JR, et al. (1995). "Differential cellular expression of the human MSH2 repair enzyme in small and large intestine". Cancer Res. 55 (22): 5146–50. PMID7585562.
Kolodner RD, Hall NR, Lipford J, et al. (1995). "Structure of the human MSH2 locus and analysis of two Muir-Torre kindreds for msh2 mutations". Genomics. 24 (3): 516–26. doi:10.1006/geno.1994.1661. PMID7713503.
Mary JL, Bishop T, Kolodner R, et al. (1995). "Mutational analysis of the hMSH2 gene reveals a three base pair deletion in a family predisposed to colorectal cancer development". Hum. Mol. Genet. 3 (11): 2067–9. PMID7874129.
Fishel R, Ewel A, Lescoe MK (1994). "Purified human MSH2 protein binds to DNA containing mismatched nucleotides". Cancer Res. 54 (21): 5539–42. PMID7923193.
Liu B, Parsons RE, Hamilton SR, et al. (1994). "hMSH2 mutations in hereditary nonpolyposis colorectal cancer kindreds". Cancer Res. 54 (17): 4590–4. PMID8062247.
Maruyama K, Sugano S (1994). "Oligo-capping: a simple method to replace the cap structure of eukaryotic mRNAs with oligoribonucleotides". Gene. 138 (1–2): 171–4. doi:10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID8125298.
Fishel R, Lescoe MK, Rao MR, et al. (1994). "The human mutator gene homolog MSH2 and its association with hereditary nonpolyposis colon cancer". Cell. 77 (1): 167–169. doi:10.1016/0092-8674(94)90306-9. PMID8156592. S2CID45905483.