Introducción

El cáncer de ovario es el segundo cáncer ginecológico más común en todo el mundo, representando ~3% de todos los casos de cáncer de 63-years-old.It es difícil diagnosticar el cáncer de ovario en una etapa temprana, y este cáncer tiene un mal pronóstico, con una tasa de supervivencia a cinco años de~47% (1). Con el fin de proporcionar una base para la detección y el tratamiento del cáncer de ovario, se requieren estudios que investiguen la etiología de la enfermedad., Anteriormente, un estudio realizado por el Instituto de Investigación de Londres (Cancer Research UK,Londres, Reino Unido) encontró que la helicasa, similar a POLQ (HELQ) es un gen novedoso que previene el cáncer de ovario (2). En este estudio, la posibilidad de cáncer de ovario en ratones aumentó dos veces cuando faltaba una copia del gen HELQ. Incluso la deficiencia de una copia podría conducir a la formación de un número aumentadode tumores en ratones. De acuerdo con este estudio, la detección de la deficiencia del gen helq puede ser adoptada para detectar pacientes con cáncer ovárico en mujeres en el futuro, si HELQ helicase desempeña el mismo papel en humanos y ratones (2).,

HELQ es una helicasa de ADN de la superfamilia II que se identificó por primera vez en los genomas humanos y de ratón a través de su homología tomutagen-sensitive 308 (Mus308) (3), enzima de reparación aDNA requerida para la resistencia al enlace cruzado entre cadenas de ADN (ICL)en Drosophila melanogaster (4,5). Las LCI de ADN son particularmente tóxicas, ya que interrumpen la información genética sobre las marcas, inhibiendo potentemente la replicación y transcripción del ADN. Las células normales, las ICL de ADN y el daño al ADN a menudo conducen a la ocurrencia de cáncer (6)., Sin embargo, la reparación del ADN es una reacción importante después del daño del ADN, que puede hacer que el ADN dañado vuelva a la apariencia original y realice una función original (7). Las helicasas de ADN desempeñan un papel importante en este proceso. La HELQ, como helicasa de ADN, se ha estudiado desde la perspectiva de la asociación con el cáncer.Estudios previos de asociación de todo el genoma han identificado polimorfismos singlenucleótidos en loci dentro o cerca del gen HELQ que están asociados con un mayor riesgo de varios cánceres diferentes,incluidos cánceres del tracto aerodigestivo superior y cáncer de cabeza y cuello (8-11).,

para evaluar la asociación entre la estructura de la helq y la carcinogénesis del cáncer de ovario, se utilizaron métodos bioinformáticos para analizar esta asociación a partir de un ángulo teórico en el presente estudio. Se esperaba que un estudio de este tipo pudiera proporcionar la dirección y la base para el tratamiento clínico del ovariancancer.

materiales y métodos

secuencia génica

la secuencia génica HELQ se obtuvo del recurso de nucleótidos del Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide), utilizando el número de acceso del banco af436845.1 y el gen ID 113510., El HELQgene también se denomina HEL308.

análisis bioinformático

resultados

análisis de propiedades fisicoquímicas de HELQ

a través de la recuperación de la base de datos NCBI, se obtuvieron la secuencia de nucleótidos y la secuencia de aminoácidos de HELQ,con una secuencia total de 3.591 bp que codifica 1.101 residuos de aminoácidos. Open reading frame (ORF) prediction and BioEdit analysisshowed that the HELQ gen contained 15 ORFs. ProtParam predijo que el peso molecular del gen HELQ era 124,175. 3 Da, el punto isoeléctrico teórico era 6.12, el contenido de leucina(Leu) era 16.,El 2% del total de los componentes, los aminoácidos ácidos fueron más comunes que los aminoácidos básicos, y el índice de inestabilidad fue de 45,55. Por lo tanto, se infirió que HELQ era una proteína andácida inestable. Además, el valor del promedio general de hidropaticidad fue de -0,317 y el índice alifático fue de 92,34, lo que indica que HELQ es liposoluble.

localización subcelular y motifprediction

la ubicación de las proteínas en las células está estrechamente asociada con la función de las proteínas., Localización subcelularanálisis de predicción de PSORT mostró que HELQ se distribuye principalmente en el núcleo, el espacio de la matriz mitocondrial, el microcuerpo(peroxisoma) y la membrana interna mitocondrial (Tabla I). HELQ se ubicó en áreas con presencia de ADN.

Tabla I. localización Subcelular de la helicasa,POLQ-como la codificación de productos.,

en cuanto a los motivos, la estructura funcional domaindatabase de ScanProsite predijo que la proteína HELQ contenía dos dominios funcionales, que consistían en Helicase_ATP-Bind_1 yhelicase_cter, y estos dominios eran responsables de andhydrolyzing ATP, respectivamente, que se conformó a thecharacteristic de la helicasa de la DNA dependiendo de hidrólisis del ATP(fig. 1A). El análisis de arquitectura de dominio usando SMART mostró que 5 dominios principales se podían encontrar en la secuencia HELQ, con otras características no mostradas en el diagrama(Fig., 1B) debido a la superposición. Al buscar en la base de datos de dominios conservados del NCBI, se encontraron 4 dominios, que fueron DEXDc, HELICc, HHH-5 y PRK02362 (Fig. 1C). De acuerdo con la predicción de signalp-HMM y TMHMM, la proteína HELQ no tiene un dominio signalpéptido y transmembrana evidente.

se utilizó el análisis estructural de la proteína Helq

HNN para analizar la estructura secundaria de la proteína HELQ. Los resultados mostraron que HELQ estaba compuesto principalmente de hélices (46.48%) y bobinas aleatorias (43.05%), con cadenas extendidas que representaban solo el 10.26% de la estructura (Fig. 2)., De acuerdo con la predicción de la estructura del tertiario utilizando el método de roscado en el servidor de reconocimiento de pliegues de proteínas PHYRE2, la mejor proteína plantilla fue c2va8A(Protein Data Bank code), que tuvo una alta homología con HELQ(Fig. 3). El servidor 3DLigandSite fue utilizado para construir el modelo tridimensional de unión de ligandos (Fig. 4). Se comprobó que los sitios de unión elegibles estaban distribuidos en ILE333, LYS335,TYR337, GLN340, SER362, GLY363, GLY364, LYS365, THR366, LEU367, LYS397 yasn678., Los heterógenos presentes en los sitios de unión previstos consistieron en 10 adenosina difosfato (ADP), 14 Mg2+ (MG) y 3adenosina monofosfato (AMP). Los dominios funcionales shelicase_atp-Bind_1, Helicase_Cter y HHH_5 se separaron de la secuencia HELQ y se analizaron respectivamente mediante la construcción de modelos de ligando. Los resultados sugirieron que los sitios de unión de ligandos en el dominio Helicase_ATP-Bind_1 distribuidos en SER17, GLY18,GLY19, LYS20, THR21, LEU22, LYS52 y los heterógenos presentes en los sitios de unión predecidos contenían 12 ADP, 14 MG y 3 AMP., El sitio de enlace presente en el dominio Helicase_Cter era ASN113, y los heterógenos contenían 4 ADP, 12 MG y 1 ATP. El sitio de unión en el dominio HHH_5 era GLU15 y los heterógenos contenían 7 MG and33 Ca2+. La actividad de HELQ depende del enlace del ATP por el dominio Helicase_Cter para suministrar energía. Cuando los dominios funcionales de HELQ no están completos, la replicación del ADN no puede progresar normalmente.

predicción de interacciones proteína-proteína

se utilizó la base de datos interactiva STRING9.0 para determinar las redes de asociación funcional de proteínas., Las proteínas que interactúan con HELQ incluyen principalmente el regulador de la telomerelongación helicasa 1 (RTEL1), la familia con similitud de secuencia 175member A (FAM175A), el pequeño modificador similar a la ubiquitina 1 (SUMO1), dnapolimerasa ν (POLN) y el dominio coiled-coil que contiene 158 (Fig. 5). Fueron coexpresados y tenían funciones similares en la reparación de las lesiones de ADN que aparecen en el proceso de replicación del ADN durante la proliferación celular.

análisis de ontología de genes

el análisis de ontología de genes se realizó utilizando el software predictprotein., La ontología de la función Molecular mostró que la actividad de HELQ consistía principalmente en la unión a proteínas, yhelicasa, ARN helicasa dependiente de ATP, recocido de hebras de ADN, ATPasa,helicasa dependiente de ATP, ARN helicasa y ATPasa dependiente de ARN (Tabla II). Además, el análisis de ontología de procesos biológicos indicó que HELQ participaba principalmente en el proceso de reparación del ADN (Tabla III).

Tabla II. la función Molecular de la ontología.,

Table III. Biological process ontology.

Discussion

DNA helicases have crucial roles in maintaininggenome stability and stable DNA replication in all organisms., Han sido implicados en la reparación de escisión de nucleótidos, reparación de desajustes, reparación de escisión de base, reparación de rotura de doble hebra y reparación de eslabones cruzados (14). Las helicasas PriA, RecG, RuvAB, RecBCD, UurD, Srs2, Rep y RecQ son bien conocidas por su papel en la promoción de la reparación y recombinación del ADN por varios mecanismos posibles (15-17).Al igual que RecQ, la familia mus308 de helicasas apoya la estabilidad genómica. El locus Mus308 fue identificado en Drosophilamelanogaster, siendo necesario para la resistencia a los agentes de reticulación del ADN (4)., Moldovan et al (18) encontraron que la deleción dehel308 en células humanas podría inducir sensibilidad a lesiones que bloquean la implantación, a saber, las ICL inducidas por el mitomicinc y el clorhidrato de irinotecán. Los estudios bioquímicos han establecido que el hel308 humano es una enzima dependiente de ATP que genera ADN con una polaridad de 3′-5′ (3,19), lo cual es consistente con la estructura del HELQ que contiene sitios de enlace de ATP encontrados en el presente estudio. En los dominios funcionales de helq, Helicase_ATP-Bind_1 y Helicase_Cter se ubican en la posición central y realizan principalmente la actividad de helicasa., En el EC-terminal, la configuración hélice-horquilla-hélice puede ser importante para unirse a las hebras de ADN. Los resultados de las redes de asociación de proteínas funcionales encontraron que HELQ estaba involucrado en la ubiquitinación en el proceso de reparación del ADN. RTEL1 es responsable del mantenimiento de los extremos cromosómicos y tiene un efecto sinérgico con el antígeno nuclear de células proliferantes (PCNA) en el proceso de Dnareplicación para garantizar el crecimiento y la división celular, y para evitar errores genéticos. Cuando el RTEL1 no puede combinarse con el PCNA, la Dnareplicación no puede continuar y los errores producidos conducen al cáncer(20)., FAM175A media la formación del complejo BRCA1-RAP80, que añade o modifica cadenas de ubiquitina existentes para promover la reparación del daño al ADN (21). SUMO1 es importante en el controlgenomic integridad. Hu et al (22) encontraron que SUMO1 reparó las lesiones de ADN a través de una ruta de modificación similar a la ubiquitina. POLN funciona como una Dnapolimerasa y participa en la reparación del ADN para hacer que la replicación del ADN funcione normalmente (18). Sin embargo, el mecanismo exacto de la HELQ sigue sin estar claro.

un número creciente de estudios se centran en la exploración de la función de HELQ., Ward et al (23) encontraron que HELQ-1 jugó un papel enmeiotic reparación de rotura de doble hebra mediante la promoción postsináptica rad-51 desmontaje del filamento en Caenorhabditis elegans. Otro estudio identificó que en los seres humanos, el HELQ se expresaba en los ovarios,testículos, corazón y músculo esquelético (24). Luebben et al (25) reportaron que el HELQ de los mamíferos contribuyó a la estabilidad del genoma en condiciones indiscutibles a través de un mecanismodistinto de la función del grupo de complementación de anemia de Fanconi. El HELQ en humanos requiere investigación adicional, en particularla asociación con el cáncer., La aparición de tumores suele estar estrechamente relacionada con la replicación anormal del ADN y la proliferación celular. El reajuste apropiado en la estructura de HELQ para cambiar su función primaria se puede utilizar para aliviar el daño de la DNA o para promover la variación de la DNA.

la complejidad genética del cáncer ha planteado un desafío para diseñar tratamientos terapéuticos exitosos. La resistencia tumoral a los fármacos quimioterapéuticos citotóxicos y a la radiación, que inducen el daño al ADN, ha limitado su eficacia (26). Atacar la respuesta al daño del ADN es una estrategia para combatir el cáncer., Las perspectivas de éxito del tratamiento quimoterapéutico pueden mejorarse mediante la activación selectiva de una vía de reparación del ADN.

En conclusión, se predijo y analizó la estructura de la proteína HELQ en este estudio. Sus características estructurales únicas tendrán un papel importante en las futuras investigaciones de la deleción del gen HELQ, así como en el análisis etiológico y la terapia dirigida del cáncer de ovario.,