Introduzione

il cancro Ovarico è il secondo più commongynecological cancro nel mondo, incidendo per circa il 3% di tutti femalecancer casi, con l’età tipica di diagnosi in fase di 63 anni.È difficile diagnosticare il cancro ovarico in stadio precoce, e della presente il cancro ha una prognosi infausta, con una sopravvivenza dopo cinque anni tasso di circa il 47% (1). Al fine di fornire una base per la rilevazione e il trattamento del cancro ovarico, studiisono necessari studi sull’eziologia della malattia., In precedenza, uno studio del London Research Institute (Cancer Research UK, London, UK) ha rilevato che helicase, POLQ-like (HELQ) è un nuovo gene che previene il cancro ovarico (2). In questo studio, la possibilità di cancro ovarico nei topi è stata aumentatadue volte quando mancava una copia del gene HELQ. Anche la carenza di una copia potrebbe portare alla formazione di un numero aumentato di tumori nei topi. Secondo questo studio, il rilevamento della carenza di gene HELQ può essere adottato per lo screening dei pazienti con cancro ovarico tra le donne in futuro, se HELQ helicase svolge lo stesso ruolo negli esseri umani e nei topi (2).,

HELQ è una superfamiglia II DNA helicase che è stato firstidentified nei genomi umani e dei topi attraverso la sua omologia tomutagen-sensitive 308 (Mus308) (3), enzima di riparazione aDNA richiesto per DNA interstand crosslink (ICL)resistenza in Drosophila melanogaster (4,5). Gli ICLS del DNA sono particolarmente tossici in quanto interrompono le informazioni genetiche sui fili, inibendo potentemente la replicazione e la trascrizione del DNA. Le cellule normali, l’ICLs del DNA ed il danno del DNA spesso conducono al occurrenceof cancro (6)., Tuttavia, la riparazione del DNA è una reazione importante dopo il danno al DNA, che può far tornare il DNA danneggiato all’aspetto originale e svolgere la funzione originale (7). Le eliche del DNA svolgono un ruolo importante in questo processo. HELQ, come DNA elicasi, è stato studiato dal punto di vista dell’associazione con il cancro.Precedenti studi di associazione a livello genomico hanno identificato polimorfismi singlenucleotidici a loci all’interno o vicino al gene HELQ che sono associati ad un aumentato rischio di diversi tipi di cancro,tra cui tumori del tratto aerodigestivo superiore e tumori della testa e del collo (8-11).,

Per valutare l’associazione tra la struttura diHELQ e la carcinogenesi del cancro ovarico, i metodi bioinformatici sono stati utilizzati per analizzare questa associazione da un angolo teorico nel presente studio. Ci si aspettava che un tale studio puòfornire direzione e base per il trattamento clinico dell’ovariancancer.

Materiali e metodi

Sequenza genica

La sequenza genica HELQ è stata ottenuta dalla risorsa nucleotidica del National Center for BiotechnologyInformation (NCBI;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide), utilizzando ilnumero di adesione della Banca AF436845.1 e il Gene ID 113510., L’HELQgene è anche chiamato HEL308.

Analisi bioinformatica

Risultati

Analisi delle proprietà fisico-chimiche di HELQ

Attraverso il recupero del database NCBI, sono state ottenute la sequenza nucleotidica integrale e la sequenza aminoacidica di HELQ,con una sequenza totale di 3.591 bp che codifica 1.101 amminoacidi. Open reading frame (ORF) prediction and BioEdit analysisshowed that the HELQ gene contained 15 ORFs. ProtParam ha prevedutoche il peso molecolare del gene HELQ era 124,175.3 Da, il punto isoelettrico teorico era 6.12, il contenuto di leucina(Leu) era 16.,il 2% dei componenti totali, gli amminoacidi acidi eranopiù comuni degli amminoacidi basici e l’indice di instabilità è stato45, 55. Pertanto, è stato dedotto che HELQ era una proteina instabile e acida. Inoltre, il valore di grand average ofhydropathicity era -0.317 e l’indice alifatico era 92.34, che indicava che HELQ è liposolubile.

Localizzazione subcellulare e motifprediction

La posizione delle proteine nelle cellule è strettamente associata alla funzione delle proteine., Localizzazione subcellulare l’analisi della previsione PSORT ha mostrato che HELQ era principalmente distribuito nel nucleo, nello spazio della matrice mitocondriale, nel microbody(perossisoma) e nella membrana interna mitocondriale (Tabella I). HELQ era situato in aree con ilpresenza di DNA.

Tabella I. localizzazione Subcellulare di elicasi,POLQ-come codifica del prodotto.,

per motivi, la struttura funzionale domaindatabase di ScanProsite previsto che la HELQ proteina containedtwo domini funzionali, composto da Helicase_ATP-Bind_1 andHelicase_Cter, e questi domini sono stati responsabili per l’associazione andhydrolyzing ATP, rispettivamente, che è conforme ai thecharacteristic di DNA elicasi a seconda idrolisi di ATP(Fig. 1 BIS). L’analisi dell’architettura di domain utilizzando SMART ha mostrato che 5 domini principali potevano essere trovati nella sequenza HELQ, con altre caratteristiche non mostrate nel diagramma(Fig., 1B) a causa di sovrapposizione. Cercando il database dei domini conservati NCBI, sono stati trovati 4 domini, che erano DEXDc, HELICc, HHH – 5 e PRK02362 (Fig. 1C). Secondo la previsione ofSignalP-HMM e TMHMM, la proteina HELQ non ha signalpeptide evidente e dominio transmembrana.

L’analisi strutturale dell’HELQprotein

HNN è stata utilizzata per analizzare la struttura secondaria della proteina HELQ. I risultati hanno mostrato che HELQ era composto principalmente da eliche (46,48%) e bobine casuali (43,05%), con fili estesi che rappresentano solo il 10,26% della struttura (Fig. 2)., Secondo la previsione della struttura reticolare utilizzando il metodo di threading nel PHYRE2 ProteinFold Recognition Server, la migliore proteina modello era c2va8A (Protein Data Bank code), che aveva un’elevata omologia con HELQ(Fig. 3). Il server 3DLigandSite wasused per costruire il modello legante tridimensionale (Fig. 4). È stato trovato che i siti di legame di theligand sono stati distribuiti sopra ILE333, LYS335,TYR337, GLN340, SER362, GLY363, GLY364, LYS365, THR366, LEU367, LYS397 andASN678., Gli eterogeni presenti nei siti di legame previsti consistevanodi 10 adenosina difosfato (ADP), 14 Mg2+ (MG) e 3adenosina monofosfato (AMP). I domainsHelicase_ATP-Bind_1 funzionali, Helicase_Cter e HHH_5 sono stati separati dalla sequenza HELQ e sono stati analizzati rispettivamente costruendo modelli di legandbinding. I risultati hanno suggerito che i siti di legame del legante nel dominio Helicase_ATP-Bind_1 distribuiti su SER17, GLY18, GLY19, LYS20, THR21, LEU22, LYS52 e gli eterogeni presenti nei siti di legame predetti contenevano 12 ADP, 14 MG e 3 AMP., Il sito di legame presente nel dominio Helicase_Cter era ASN113, e gli eterogeni contenevano 4 ADP, 12 MG e 1 ATP. Il sito di legame nel dominio HHH_5 era GLU15 e gli eterogeni contenevano 7 MG e33 Ca2+. L’attività di HELQ dipende dal legame di ATP dal dominio Helicase_Cter per fornire energia. Quando i domini funzionali di HELQ non sono completi, la replicazione del DNA cannotprogress normalmente.

Previsione di proteine-proteininteractions

STRING9.0 database interattivo è stato utilizzato todetermine le reti funzionali di associazione di proteine., Proteinsthat interagiscono con HELQ principalmente incluso regolatore di telomereelongation helicase 1 (RTEL1), famiglia con sequenza somiglianza 175member A (FAM175A), piccolo ubiquitin-like modifier 1 (SUMO1), DNApolymerase ν (POLN) e a spirale-bobina dominio contenente 158 (Fig. 5). Sono stati coespressi e hanno funzioni simili nel riparare le lesioni del DNA che appaiono nel processo di replicazione del DNA durante la proliferazione cellulare.

Gene ontology analysis

Gene ontology analysis was performed usingPredictProtein software., L’ontologia della funzione molecolare lo ha dimostratol’attività di HELQ consisteva principalmente nel legame proteico, elicasi, RNA elicasi ATP-dipendente, ricottura del filamento di DNA, ATPasi,ATP-dipendente elicasi, RNA elicasi e ATPasi RNA-dipendente (Tabella II). Inoltre, l’analisi dell’ontologia del processo biologico ha indicato che HELQ principalmentepartecipato al processo di riparazione del DNA (Tabella III).

Tabella II. la funzione Molecolare ontologia.,

Table III. Biological process ontology.

Discussion

DNA helicases have crucial roles in maintaininggenome stability and stable DNA replication in all organisms., Sono stati implicati nella riparazione dell’escissione di nucleotidi, nella riparazione di mismatchrepair, nella riparazione dell’escissione di base, nella riparazione della rottura del doppio filo e nella riparazione del collegamento incrociato (14). Le Helicases PriA, RecG, RuvAB, RecBCD, UurD, Srs2, Rep e RecQ sono ben note per i ruoli nella promozione della riparazione e della ricombinazione del DNA da diversi meccanismi possibili (15-17).Simile a RecQ, la famiglia di elicasi Mus308 supporta la genomestabilità. Il locus Mus308 è stato identificato in Drosophilamelanogaster, essendo richiesto per la resistenza agli agenti di reticolazione del DNA (4)., Moldovan et al (18) hanno scoperto che la delezione diHEL308 nelle cellule umane potrebbe indurre sensibilità alle lesioni bloccanti la duplicazione, vale a dire l’ICLs indotta da mitomicinC e irinotecan cloridrato. Gli studi biochimici hanno stabilito che HEL308 umano è un enzima ATP-dipendente che non avvolge il DNA con una polarità 3′-5′ (3,19), che è coerente con la struttura di HELQ contenente ATP-bindingsites trovato nel presente studio. Nei domini funzionali diHELQ, Helicase_ATP-Bind_1 e Helicase_Cter si trovano nella posizione centrale e svolgono principalmente attività elicasiche., Al terminale, la configurazione elica-tornante-elica può essere importante per legarsi ai filamenti di DNA. I risultati delle reti funzionali di associazione delle proteine hanno rilevato che HELQ era coinvolto nell’ubiquitinazionenel processo di riparazione del DNA. RTEL1 è responsabile della manutenzione delle estremità cromosomiche e ha un effetto sinergico con l’antigene nucleare cellulare (PCNA) nel processo di dnareplicazione per garantire la crescita e la divisione cellulare e per evitare errori genetici. Quando RTEL1 non può combinarsi con PCNA, la dnareplicazione non può continuare e gli errori prodotti portano al cancro (20)., FAM175A media la formazione del complesso BRCA1-RAP80, che aggiunge o modifica le catene di ubiquitina esistenti per promuovere la riparazione del danno al DNA (21). SUMO1 è importante nel controllointegrità genetica. Hu et al (22) hanno scoperto che SUMO1 ha riparato le lesioni del DNA attraverso un percorso di modifica simile all’ubiquitina. POLN funziona come DNApolimerasi e partecipa alla riparazione del DNA per rendere normalmente replicationproceed del DNA (18). Tuttavia, ilmeccanismo efficace di HELQ rimane poco chiaro.

Un numero crescente di studi si concentra sull’esplorazione della funzione di HELQ., Ward et al (23) hanno scoperto che HELQ-1 ha svolto un ruolo nella riparazione della rottura a doppio filamento, promuovendo lo smontaggio postsinaptico del RAD-51filamento in Caenorhabditis elegans. Un altro studio ha identificato che nell’uomo, HELQ è stato espresso nelle ovaie, nei testicoli, nel cuore e nel muscolo scheletrico (24). Luebben et al (25) hanno riferito che l’HELQ dei mammiferi ha contribuito alla stabilità del genoma in condizioni incontrastate attraverso un meccanismo distinto dalla funzione del gruppo di integrazione dell’anemia di Fanconi. HELQ nell’uomo richiede ulteriori indagini, in particolarel’associazione con il cancro., L’insorgenza di tumori è di solitoassociato strettamente alla replicazione anormale del DNA e alla proliferazione cellulare. Il riadattamento appropriato nella struttura di HELQ per cambiare la sua funzione primaria può essere usato per alleviare il danno del DNA o promuovere la variazione del DNA.

La complessità genetica del cancro ha posto achallenge per elaborare trattamenti terapeutici di successo. La resistenza tumorale ai farmaci chemioterapici citotossici e alle radiazioni, che inducono danni al DNA, ha limitato la loro efficacia (26). Mirare alla risposta al danno al DNA èuna strategia per combattere il cancro., La prospettiva di successo del trattamento chemioterapico può essere migliorata dall’attivazione selettiva di un percorso di riparazione del DNA.

In conclusione, la struttura della proteina HELQ eraprevisto e analizzato in questo studio. Le sue caratteristiche strutturali uniche avranno un ruolo importante nelle future indagini sulla delezione del gene HELQ, così come l’analisi eziologica e la terapia mirata del cancro ovarico.,