BRCA1, breast cancer 1, early onset, BRCAI, BRCC1, BROVCA1, IRIS, PNCA4, PPP1R53, PSCP, RNF53, FANCS, breast cancer 1, DNA repair associated, BRCA1 DNA repair associated, Genes
Breast cancer type 1 susceptibility protein adalah protein yang pada manusia dikodekan oleh genBRCA1.BRCA1 adalah gen penekan tumor (tumor supressor) pada manusia dan bertanggung jawab untuk memperbaiki kerusakan DNA.[4][5]Ortolog dari gen ini umum ditemukan pada spesies vertebrata lain selain manusia, sedangkan genominvertebrata mengkodekan gen terkait yang berkerabat jauh.[6]
BRCA1 dan BRCA2 adalah protein yang tidak saling berhubungan,[7] tetapi keduanya biasanya diekspresikan dalam sel payudara dan jaringan lain, di mana mereka membantu memperbaiki DNA yang rusak, atau menghancurkan sel jika DNA tidak dapat diperbaiki.[8][4] Keduanya terlibat dalam perbaikan kerusakan kromosom dengan peran penting dalam perbaikan kerusakan untai ganda DNA.[9][4]
Jika BRCA1 atau BRCA2 itu sendiri rusak akibat mutasiBRCA, maka DNA yang rusak tidak dapat diperbaiki dengan baik, dan hal ini meningkatkan risiko terjadinya kanker payudara.[8][9] Alel dominan memiliki fungsi penekan tumor yang normal, sedangkan mutasi penetrasi tinggi pada gen-gen ini menyebabkan hilangnya fungsi penekan tumor yang berkorelasi dengan peningkatan risiko kanker payudara.[10]
BRCA1 berasosiasi dengan protein penekan tumor lainnya, protein sensor kerusakan DNA, dan transduser sinyal untuk membentuk kompleks protein multi-subunit besar yang dikenal sebagai kompleks pengawasan genom yang terasosiasi dengan BRCA1 (BRCA1-associated genome surveillance complex, BASC).[11] Protein BRCA1 berasosiasi dengan RNA polimerase II, dan melalui domain C-terminal, juga berinteraksi dengan kompleks histone deacetylase.[9] Dengan demikian, protein ini berperan dalam transkripsi, dan perbaikan DNA dari kerusakan DNA untai ganda ubiquitinasi, regulasi transkripsi, serta fungsi lainnya.[12]
Penemuan
Bukti pertama keberadaan gen yang mengkode enzim perbaikan DNA yang terlibat dalam risiko terjadinya kanker payudara dikemukakan oleh laboratorium Mary-Claire King di UC Berkeley pada tahun 1990.[13] Empat tahun kemudian, setelah terjadi perlombaan internasional untuk menemukannya,[14] gen tersebut dikloning pada tahun 1994 oleh para ilmuwan di University of Utah, National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS), dan Myriad Genetics.[15]
Lokasi gen
Gen BRCA1 manusia terletak pada lengan panjang (q) kromosom 17 di wilayah 2 pita 1, dari pasangan basa 41.196.312 hingga pasangan basa 41.277.500 (Build GRCh37 / HG19).[16] Ortolog BRCA1 telah diidentifikasi pada sebagian besar vertebrata yang memiliki data genom lengkap.[6]
Fungsi dan mekanisme
BRCA1 adalah bagian dari kompleks protein yang berfungsi memperbaiki kerusakan untai ganda pada DNA. Ketika DNA mengalami kerusakan, untaian pada DNA tersebut akan terputus. Terkadang hanya satu untai yang putus, terkadang kedua untai putus secara bersamaan. Agen pengikat silang DNA (DNAcross-linking agent) adalah salah satu penyebab utama dari kerusakan kromosom dan DNA. Pemutusan untai ganda (double strand breaks) terjadi sebagai intermediet setelah ikatan silang ini dihilangkan. Mutasi bialelik pada BRCA1 telah diidentifikasi bertanggung jawab atas Anemia Fanconi, Complementation Group S (FA-S), penyakit genetik yang terkait dengan hipersensitivitas terhadap agen pengikat silang DNA.[17]
BRCA1 adalah bagian dari kompleks protein yang memperbaiki DNA ketika kedua untaiannya rusak. Ketika hal ini terjadi, sulit bagi mekanisme perbaikan untuk "mengetahui" cara mengganti urutan DNA yang benar. Ditambah lagi, terdapat berbagai mekanisme perbaikan DNA yang dapat dicoba. Mekanisme perbaikan untai ganda yang melibatkan BRCA1 adalah perbaikan yang diarahkan oleh homologi (homology-directed repair), di mana protein perbaikan menyalin urutan yang identik dari kromatid saudara (sister chromatid) yang masih utuh.[18]
Di dalam nukleus dari berbagai jenis sel normal, protein BRCA1 berinteraksi dengan RAD51 selama perbaikan kerusakan untai ganda DNA.[19] Selain karena radiasi alami atau paparan yang lain, kerusakan ini dapat juga disebabkan ketika kromosom bertukar materi genetik, seperti pada proses rekombinasi homolog (contohnya, crossing over dalam pembelah meiosis). Protein BRCA2, yang memiliki fungsi yang mirip dengan BRCA1, juga berinteraksi dengan protein RAD51. Karena berperan dalam proses perbaikan kerusakan DNA, ketiga protein ini berperan penting dalam menjaga stabilitas genom manusia.[20]
BRCA1 juga terlibat dalam jenis perbaikan DNA lainnya, yang disebut perbaikan mismatch. BRCA1 berinteraksi dengan protein perbaikan mismatch DNA MSH2.[21] Eksperesi MSH2, MSH6, PARP, dan beberapa protein lain yang terlibat dalam perbaikan untai tunggal diketahui meningkat pada tumor payudara yang memiliki defisiensi BRCA1.[22]
BRCA1 dapat secara langsung berikatan dengan DNA, dengan afinitas yang lebih tinggi untuk struktur DNA yang bercabang (branched structure). Kemampuan untuk mengikat DNA ini berperan pada kemampuan BRCA1 dalam menghambat aktivitas nuklease kompleks MRN, juga aktivitas nuklease Mre11.[23] Hal ini dapat menjelaskan peran BRCA1 untuk memfasilitasi perbaikan DNA dengan ketepatan yang lebih rendah melalui penggabungan ujung non-homolog (non-homologous end joining, NHEJ).[24] BRCA1 juga berkolokalisasi dengan γ-H2AX (histon H2AX terfosforilasi pada serine-139) dalam perbaikan kerusakan untai ganda DNA, yang mengindikasikan bahwa BRCA1 juga berperan dalam merekrut faktor-faktor perbaikan DNA.[25]
Ekspresi BRCA1 yang rendah pada kanker payudara
Ekspresi BRCA1 berkurang atau tidak terdeteksi pada sebagian besar kanker payudara duktal tingkat tinggi (high grade ductal breast cancers).[26] Telah lama diketahui bahwa hilangnya aktivitas BRCA1, baik karena mutasi germ-line maupun karena penurunan regulasi ekspresi gen, menyebabkan pembentukan tumor pada jaringan-jaringan tertentu. Secara khusus, penurunan ekspresi BRCA1 berkontribusi pada perkembangan tumor payudara sporadis (tidak diwariskan, terjadi secara spontan) dan yang diwariskan.[27] Ekspresi BRCA1 yang menurun bersifat tumorigenik, karena penurunan ekspresi ini memaikan peran penting dalam perbaikan kerusakan DNA, terutama pemutusan untai ganda, melalui jalur rekombinasi homolog yang berpotensi bebas dari kesalahan.[28] Karena sel yang kekurangan protein BRCA1 cenderung memperbaiki kerusakan DNA dengan mekanisme alternatif yang lebih rentan terhadap kesalahan, penurunan atau penonaktifan protein ini menghasilkan mutasi dan penataan ulang kromosom (chromosomal rearrangemen) yang dapat menyebabkan progresi kanker payudara.[28]
Interaksi Protein
BRCA1 telah terbukti berinteraksi dengan protein-protein berikut:
^Altiok S, Batt D, Altiok N, Papautsky A, Downward J, Roberts TM, Avraham H (November 1999). "Heregulin induces phosphorylation of BRCA1 through phosphatidylinositol 3-Kinase/AKT in breast cancer cells". J. Biol. Chem. 274 (45): 32274–8. doi:10.1074/jbc.274.45.32274. PMID10542266.
^Chen J (September 2000). "Ataxia telangiectasia-related protein is involved in the phosphorylation of BRCA1 following deoxyribonucleic acid damage". Cancer Res. 60 (18): 5037–9. PMID11016625.
^ abGatei M, Zhou BB, Hobson K, Scott S, Young D, Khanna KK (May 2001). "Ataxia telangiectasia mutated (ATM) kinase and ATM and Rad3 related kinase mediate phosphorylation of Brca1 at distinct and overlapping sites. In vivo assessment using phospho-specific antibodies". J. Biol. Chem. 276 (20): 17276–80. doi:10.1074/jbc.M011681200. PMID11278964.
^Gatei M, Scott SP, Filippovitch I, Soronika N, Lavin MF, Weber B, Khanna KK (June 2000). "Role for ATM in DNA damage-induced phosphorylation of BRCA1". Cancer Res. 60 (12): 3299–304. PMID10866324.
^ abCantor SB, Bell DW, Ganesan S, Kass EM, Drapkin R, Grossman S, Wahrer DC, Sgroi DC, Lane WS, Haber DA, Livingston DM (April 2001). "BACH1, a novel helicase-like protein, interacts directly with BRCA1 and contributes to its DNA repair function". Cell. 105 (1): 149–60. doi:10.1016/S0092-8674(01)00304-X. PMID11301010.
^Sarkisian CJ, Master SR, Huber LJ, Ha SI, Chodosh LA (October 2001). "Analysis of murine Brca2 reveals conservation of protein–protein interactions but differences in nuclear localization signals". J. Biol. Chem. 276 (40): 37640–8. doi:10.1074/jbc.M106281200. PMID11477095.
^Clapperton JA, Manke IA, Lowery DM, Ho T, Haire LF, Yaffe MB, Smerdon SJ (June 2004). "Structure and mechanism of BRCA1 BRCT domain recognition of phosphorylated BACH1 with implications for cancer". Nature Structural & Molecular Biology. 11 (6): 512–8. doi:10.1038/nsmb775. PMID15133502.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Lee JS, Collins KM, Brown AL, Lee CH, Chung JH (March 2000). "hCds1-mediated phosphorylation of BRCA1 regulates the DNA damage response". Nature. 404 (6774): 201–4. Bibcode:2000Natur.404..201L. doi:10.1038/35004614. PMID10724175.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Chabalier-Taste C, Racca C, Dozier C, Larminat F (December 2008). "BRCA1 is regulated by Chk2 in response to spindle damage". Biochim. Biophys. Acta. 1783 (12): 2223–33. doi:10.1016/j.bbamcr.2008.08.006. PMID18804494.
^Benezra M, Chevallier N, Morrison DJ, MacLachlan TK, El-Deiry WS, Licht JD (July 2003). "BRCA1 augments transcription by the NF-kappaB transcription factor by binding to the Rel domain of the p65/RelA subunit". J. Biol. Chem. 278 (29): 26333–41. doi:10.1074/jbc.M303076200. PMID12700228.
^ abChai YL, Cui J, Shao N, Shyam E, Reddy P, Rao VN (January 1999). "The second BRCT domain of BRCA1 proteins interacts with p53 and stimulates transcription from the p21WAF1/CIP1 promoter". Oncogene. 18 (1): 263–8. doi:10.1038/sj.onc.1202323. PMID9926942.
^ abcFan S, Ma YX, Wang C, Yuan RQ, Meng Q, Wang JA, Erdos M, Goldberg ID, Webb P, Kushner PJ, Pestell RG, Rosen EM (January 2002). "p300 Modulates the BRCA1 inhibition of estrogen receptor activity". Cancer Res. 62 (1): 141–51. PMID11782371.
^Wang H, Shao N, Ding QM, Cui J, Reddy ES, Rao VN (Jul 1997). "BRCA1 proteins are transported to the nucleus in the absence of serum and splice variants BRCA1a, BRCA1b are tyrosine phosphoproteins that associate with E2F, cyclins and cyclin dependent kinases". Oncogene. 15 (2): 143–57. doi:10.1038/sj.onc.1201252. PMID9244350.
^Chen Y, Farmer AA, Chen CF, Jones DC, Chen PL, Lee WH (July 1996). "BRCA1 is a 220-kDa nuclear phosphoprotein that is expressed and phosphorylated in a cell cycle-dependent manner". Cancer Res. 56 (14): 3168–72. PMID8764100.
^Schlegel BP, Starita LM, Parvin JD (February 2003). "Overexpression of a protein fragment of RNA helicase A causes inhibition of endogenous BRCA1 function and defects in ploidy and cytokinesis in mammary epithelial cells". Oncogene. 22 (7): 983–91. doi:10.1038/sj.onc.1206195. PMID12592385.
^Anderson SF, Schlegel BP, Nakajima T, Wolpin ES, Parvin JD (July 1998). "BRCA1 protein is linked to the RNA polymerase II holoenzyme complex via RNA helicase A". Nat. Genet. 19 (3): 254–6. doi:10.1038/930. PMID9662397.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Chai Y, Chipitsyna G, Cui J, Liao B, Liu S, Aysola K, Yezdani M, Reddy ES, Rao VN (March 2001). "c-Fos oncogene regulator Elk-1 interacts with BRCA1 splice variants BRCA1a/1b and enhances BRCA1a/1b-mediated growth suppression in breast cancer cells". Oncogene. 20 (11): 1357–67. doi:10.1038/sj.onc.1204256. PMID11313879.
^Fan S, Ma YX, Wang C, Yuan RQ, Meng Q, Wang JA, Erdos M, Goldberg ID, Webb P, Kushner PJ, Pestell RG, Rosen EM (January 2001). "Role of direct interaction in BRCA1 inhibition of estrogen receptor activity". Oncogene. 20 (1): 77–87. doi:10.1038/sj.onc.1204073. PMID11244506.
^Kawai H, Li H, Chun P, Avraham S, Avraham HK (October 2002). "Direct interaction between BRCA1 and the estrogen receptor regulates vascular endothelial growth factor (VEGF) transcription and secretion in breast cancer cells". Oncogene. 21 (50): 7730–9. doi:10.1038/sj.onc.1205971. PMID12400015.
^Folias A, Matkovic M, Bruun D, Reid S, Hejna J, Grompe M, D'Andrea A, Moses R (October 2002). "BRCA1 interacts directly with the Fanconi anemia protein FANCA". Hum. Mol. Genet. 11 (21): 2591–7. doi:10.1093/hmg/11.21.2591. PMID12354784.
^Reuter TY, Medhurst AL, Waisfisz Q, Zhi Y, Herterich S, Hoehn H, Gross HJ, Joenje H, Hoatlin ME, Mathew CG, Huber PA (October 2003). "Yeast two-hybrid screens imply involvement of Fanconi anemia proteins in transcription regulation, cell signaling, oxidative metabolism, and cellular transport". Exp. Cell Res. 289 (2): 211–21. doi:10.1016/S0014-4827(03)00261-1. PMID14499622.
^Yan J, Zhu J, Zhong H, Lu Q, Huang C, Ye Q (October 2003). "BRCA1 interacts with FHL2 and enhances FHL2 transactivation function". FEBS Lett. 553 (1–2): 183–9. doi:10.1016/S0014-5793(03)00978-5. PMID14550570.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Yan JH, Ye QN, Zhu JH, Zhong HJ, Zheng HY, Huang CF (December 2003). "[Isolation and characterization of a BRCA1-interacting protein]". Yi Chuan Xue Bao (dalam bahasa Tionghoa). 30 (12): 1161–6. PMID14986435.
^Paull TT, Rogakou EP, Yamazaki V, Kirchgessner CU, Gellert M, Bonner WM (2000). "A critical role for histone H2AX in recruitment of repair factors to nuclear foci after DNA damage". Curr. Biol. 10 (15): 886–95. doi:10.1016/S0960-9822(00)00610-2. PMID10959836.
^Sutherland KD, Visvader JE, Choong DY, Sum EY, Lindeman GJ, Campbell IG (October 2003). "Mutational analysis of the LMO4 gene, encoding a BRCA1-interacting protein, in breast carcinomas". Int. J. Cancer. 107 (1): 155–8. doi:10.1002/ijc.11343. PMID12925972.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Sum EY, Peng B, Yu X, Chen J, Byrne J, Lindeman GJ, Visvader JE (March 2002). "The LIM domain protein LMO4 interacts with the cofactor CtIP and the tumor suppressor BRCA1 and inhibits BRCA1 activity". J. Biol. Chem. 277 (10): 7849–56. doi:10.1074/jbc.M110603200. PMID11751867.
^ abcWada O, Oishi H, Takada I, Yanagisawa J, Yano T, Kato S (August 2004). "BRCA1 function mediates a TRAP/DRIP complex through direct interaction with TRAP220". Oncogene. 23 (35): 6000–5. doi:10.1038/sj.onc.1207786. PMID15208681.
^ abcdeChiba N, Parvin JD (October 2001). "Redistribution of BRCA1 among four different protein complexes following replication blockage". J. Biol. Chem. 276 (42): 38549–54. doi:10.1074/jbc.M105227200. PMID11504724.
^Chiba N, Parvin JD (August 2002). "The BRCA1 and BARD1 association with the RNA polymerase II holoenzyme". Cancer Res. 62 (15): 4222–8. PMID12154023.
^ abcZhong Q, Chen CF, Li S, Chen Y, Wang CC, Xiao J, Chen PL, Sharp ZD, Lee WH (July 1999). "Association of BRCA1 with the hRad50-hMre11-p95 complex and the DNA damage response". Science. 285 (5428): 747–50. doi:10.1126/science.285.5428.747. PMID10426999.
^Rodriguez M, Yu X, Chen J, Songyang Z (December 2003). "Phosphopeptide binding specificities of BRCA1 COOH-terminal (BRCT) domains". J. Biol. Chem. 278 (52): 52914–8. doi:10.1074/jbc.C300407200. PMID14578343.
^ abLi H, Lee TH, Avraham H (June 2002). "A novel tricomplex of BRCA1, Nmi, and c-Myc inhibits c-Myc-induced human telomerase reverse transcriptase gene (hTERT) promoter activity in breast cancer". J. Biol. Chem. 277 (23): 20965–73. doi:10.1074/jbc.M112231200. PMID11916966.
^Zhou C, Liu J (March 2003). "Inhibition of human telomerase reverse transcriptase gene expression by BRCA1 in human ovarian cancer cells". Biochem. Biophys. Res. Commun. 303 (1): 130–6. doi:10.1016/S0006-291X(03)00318-8. PMID12646176.
^Park JJ, Irvine RA, Buchanan G, Koh SS, Park JM, Tilley WD, Stallcup MR, Press MF, Coetzee GA (November 2000). "Breast cancer susceptibility gene 1 (BRCAI) is a coactivator of the androgen receptor". Cancer Res. 60 (21): 5946–9. PMID11085509.
^Cabart P, Chew HK, Murphy S (July 2004). "BRCA1 cooperates with NUFIP and P-TEFb to activate transcription by RNA polymerase II". Oncogene. 23 (31): 5316–29. doi:10.1038/sj.onc.1207684. PMID15107825.
^Abramovitch S, Werner H (2003). "Functional and physical interactions between BRCA1 and p53 in transcriptional regulation of the IGF-IR gene". Horm. Metab. Res. 35 (11–12): 758–62. doi:10.1055/s-2004-814154. PMID14710355.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Krum SA, Miranda GA, Lin C, Lane TF (December 2003). "BRCA1 associates with processive RNA polymerase II". J. Biol. Chem. 278 (52): 52012–20. doi:10.1074/jbc.M308418200. PMID14506230.
^Krum SA, Womack JE, Lane TF (September 2003). "Bovine BRCA1 shows classic responses to genotoxic stress but low in vitro transcriptional activation activity". Oncogene. 22 (38): 6032–44. doi:10.1038/sj.onc.1206515. PMID12955082.
^Chen J, Silver DP, Walpita D, Cantor SB, Gazdar AF, Tomlinson G, Couch FJ, Weber BL, Ashley T, Livingston DM, Scully R (September 1998). "Stable interaction between the products of the BRCA1 and BRCA2 tumor suppressor genes in mitotic and meiotic cells". Mol. Cell. 2 (3): 317–28. doi:10.1016/S1097-2765(00)80276-2. PMID9774970.
^Scully R, Chen J, Plug A, Xiao Y, Weaver D, Feunteun J, Ashley T, Livingston DM (January 1997). "Association of BRCA1 with Rad51 in mitotic and meiotic cells". Cell. 88 (2): 265–75. doi:10.1016/S0092-8674(00)81847-4. PMID9008167.