Funkční analýza populačně specifických sekvenčních variant genu pro kinázu kontrolního bodu buněčného cyklu CHEK2

Abstract

Gen CHEK2 kóduje serin/threoninovou kinázu Chk2 (Checkpoint kinase 2) aktivovanou v reakci na poškození genomové DNA. Aktivovaná Chk2 kináza dále fosforyluje své substráty (proteiny Cdc25C, BRCA1 nebo p53), a jejich aktivace pak vede k pozastavení buněčného cyklu, reparaci DNA, nebo indukci apoptózy. Vrozené mutace genu CHEK2 zvyšují riziko nádorových onemocnění (především karcinomu prsu a kolorekta). Analýza vysoce rizikových pacientek s karcinomem prsu v ČR prokázala přítomnost vzácných (především missense) mutací CHEK2 s nejasným klinickým významem. Tato práce se zabývá studiem funkčního vlivu těchto variant in vitro a stanovením kinázové funkce variantních izoforem kinázy Chk2. Za tímto účelem byly zkonstruovány plazmidy exprimující studované varianty v bakteriálních buňkách E. coli. Enzymová aktivita izoforem Chk2 kinázy byla v bakteriálním lyzátu stanovena spektrofotometricky na základě fosforylace arteficiálního substrátu Chk2. Kinázová aktivita bylo korelována s výsledky predikčních programů hodnotících funkční význam studovaných variant in silico. Z výsledků vyplývá, že z 15 missense mutací (a jedné delece neporušující čtecí rámec) vedou ke ztrátě kinázové aktivity všechny varianty v kinázové doméně Chk2, které jsou rovněž většinou predikčních algoritmů identifikované jako patogenní mutace. Takto...

CHEK2 gene codes for serin/threonine kinase Chk2 (Checkpoint kinase 2). In response to genomic DNA damage, Chk2 phosphorylates its substrates (proteins Cdc25C, BRCA1 or p53), whose activation leads either to cell cycle arrest, DNA damage repair or induction of apoptosis. Germline mutations in CHEK2 gene increase risk of cancer development. Analysis of high risk breast cancer patients in Czech Republic reveals rare CHEK2 mutations (mainly missense) with yet unknown clinical significance. This work focuses on functional impact of these variants and analysis of kinase activity of variant isoforms of Chk2 kinase. For this purpose, recombinant constructs were expressed in bacterial cells of E. coli. Enzymatic activity of Chk2 kinase isoforms in crude cell lysates was measured by the phosphorylation of Chk2 arteficial substrate spectrophotometrically. Results of in vitro kinase assay were correlated to the results of in silico prediction software. The results show that from 15 analyzed mutations (together with one in frame deletion), kinase activity was abrogated in all variants affecting the kinase domain of Chk2, in concordance with in silico predictions. The same result has been found for a FHA domain variant p.R145Q. No significant changes in kinase activity were observed in case of two FHA domain variants...