Untersuchung von PMS2-Hybrid-Allelen

Der "Mismatch"-Reparatur- (MMR-) Prozess ist einerseits wichtig zur Aufrechterhaltung der Intaktheit des Genoms während der DNA-Replikation, und andererseits spielt er eine entscheidende Rolle bei der zellulären Antwort auf DNA-Schädigung. Störungen in diesem Prozess führen zur Krebsentstehung. Am besten untersucht sind pathogene Keimbahn-Mutationen in den MMR-Genen, welche erblichen Dickdarmkrebs (engl.: hereditary non-polyposis colorectal cancer, HNPCC) verursachen. Darüber hinaus wurde aber auch beobachtet, dass bestimmte Variationen dieser Gene, Allele mit geringer Penetranz (engl. low-penetrance) oder Polymorphismen, gehäuft in Krebspatienten aufgefunden werden und daher wahrscheinlich eine erhöhte Krebsneigung vermitteln. Wie die Gene MLH1, MSH2 und MSH6 spielt auch das PMS2-Gen eine essentielle Rolle beim MMR-Prozess. Dennoch ist es hinsichtlich pathogener Mutationen und low-penetrance Allelen das am wenigsten untersuchte dieser vier Gene. Zum großen Teil ist dies darauf zurückzuführen, dass die Sequenz-Zusammensetzung dieses Gens schwierig zu untersuchen ist, da eine Reihe von nicht funktionellen Gen-Kopien, s.g. Pseudogenen, eine sehr ähnliche Sequenz aufweisen. Vor allem kommt es aber durch einen Prozess, der als Gen-Konversion bezeichnet wird, zum Austausch zwischen den Sequenzen des PMS2-Gens und den Sequenzens eines seiner Pseudogene, dem PMS2CL-Pseudogen. Daraus resultieren PMS2-Allele, die PMS2CL-typische Variationen (PSVs) tragen. Manche dieser PSVs führen zu Veränderungen, welche möglicherweise die Funktion des Proteins beeinflussen und daher von biologischer Bedeutung sind. Die üblichen Analyseverfahren zum Nachweis solcher Einzelnukleotid- Variationen können aber in diesem Fall nicht angewandt werden, da sich die PSVs ja nicht nur in Allelen des funktionellen PMS2-Gens sondern auch in PMS2CL-Pseudogen-Allelen befinden. Mit Hilfe von RNA-basierenden Verfahren, die in unserem Labor entwickelt wurden, und die PMS2-Allele mit PSVs (hier "Hybrid"-Allele genannt) eindeutig identifizieren, planen wir daher Träger solcher "Hybrid"-Allele aufzufinden. In Folge werden wir diese "Hybrid"-Allele charakterisieren, mit dem Ziel einfache und robuste Testverfahren zu entwickeln, die auf der Analyse genomischer DNA basieren und mit deren Hilfe die Anwesenheit/Abwesenheit dieser "Hybrid"-Allele in einer großen Anzahl von retrospektiven DNA-Proben von Krebspatienten und gesunden Kontroll-Individuen studiert werden kann. Mögliche Unterschiede in der "Hybrid"-Allel-Häufigkeit bei Krebspatienten gegenüber gesunden Kontroll-Gruppen liefern einen wichtigen Hinweis auf die Rolle dieser Allele als Modulatoren für die Krebs-Neigung. Solche Informationen könnten in der Zukunft Eingang in Strategien der Kebstherapie finden, die darauf abzielen die Therapie dem individuellen genetischen Hintergrund des Patienten anzupassen. Weiters werden die entwickelten Testverfahren auch bei der Untersuchung von Dickdarmkrebs-Patienten, bei denen der Verdacht auf eine pathogene PMS2-Mutation besteht, einen wichtigen Einsatz finden. Sie dienen daher der Verbesserung der Diagnose, Beratung und Prävention von erblichen Dickdarmkebs-Patienten.

Der "Mismatch"-Reparatur- (MMR-) Prozess ist einerseits wichtig zur Aufrechterhaltung der Intaktheit des Genoms während der DNA-Replikation, und andererseits spielt er eine entscheidende Rolle bei der zellulären Antwort auf DNA-Schädigung. Störungen in diesem Prozess führen zur Krebsentstehung. Am besten untersucht sind pathogene Keimbahn-Mutationen in den MMR-Genen, welche erblichen Dickdarmkrebs (engl.: hereditary non-polyposis colorectal cancer, HNPCC) verursachen. Darüber hinaus wurde aber auch beobachtet, dass bestimmte Variationen dieser Gene, Allele mit geringer Penetranz (engl. low-penetrance) oder Polymorphismen, gehäuft in Krebspatienten aufgefunden werden und daher wahrscheinlich eine erhöhte Krebsneigung vermitteln. Wie die Gene MLH1, MSH2 und MSH6 spielt auch das PMS2-Gen eine essentielle Rolle beim MMR-Prozess. Dennoch ist es hinsichtlich pathogener Mutationen und low-penetrance Allelen das am wenigsten untersuchte dieser vier Gene. Zum großen Teil ist dies darauf zurückzuführen, dass die Sequenz-Zusammensetzung dieses Gens schwierig zu untersuchen ist, da eine Reihe von nicht funktionellen Gen-Kopien, s.g. Pseudogenen, eine sehr ähnliche Sequenz aufweisen. Vor allem kommt es aber durch einen Prozess, der als Gen-Konversion bezeichnet wird, zum Austausch zwischen den Sequenzen des PMS2-Gens und den Sequenzens eines seiner Pseudogene, dem PMS2CL-Pseudogen. Daraus resultieren PMS2-Allele, die PMS2CL-typische Variationen (PSVs) tragen. Manche dieser PSVs führen zu Veränderungen, welche möglicherweise die Funktion des Proteins beeinflussen und daher von biologischer Bedeutung sind. Die üblichen Analyseverfahren zum Nachweis solcher Einzelnukleotid- Variationen können aber in diesem Fall nicht angewandt werden, da sich die PSVs ja nicht nur in Allelen des funktionellen PMS2-Gens sondern auch in PMS2CL-Pseudogen-Allelen befinden. Mit Hilfe von RNA-basierenden Verfahren, die in unserem Labor entwickelt wurden, und die PMS2-Allele mit PSVs (hier "Hybrid"-Allele genannt) eindeutig identifizieren, planen wir daher Träger solcher "Hybrid"-Allele aufzufinden. In Folge werden wir diese "Hybrid"-Allele charakterisieren, mit dem Ziel einfache und robuste Testverfahren zu entwickeln, die auf der Analyse genomischer DNA basieren und mit deren Hilfe die Anwesenheit/Abwesenheit dieser "Hybrid"-Allele in einer großen Anzahl von retrospektiven DNA-Proben von Krebspatienten und gesunden Kontroll-Individuen studiert werden kann. Mögliche Unterschiede in der "Hybrid"-Allel-Häufigkeit bei Krebspatienten gegenüber gesunden Kontroll-Gruppen liefern einen wichtigen Hinweis auf die Rolle dieser Allele als Modulatoren für die Krebs-Neigung. Solche Informationen könnten in der Zukunft Eingang in Strategien der Kebstherapie finden, die darauf abzielen die Therapie dem individuellen genetischen Hintergrund des Patienten anzupassen. Weiters werden die entwickelten Testverfahren auch bei der Untersuchung von Dickdarmkrebs-Patienten, bei denen der Verdacht auf eine pathogene PMS2-Mutation besteht, einen wichtigen Einsatz finden. Sie dienen daher der Verbesserung der Diagnose, Beratung und Prävention von erblichen Dickdarmkebs-Patienten.