“Silencioso” Mutación vinculada a un peor resultado del cáncer de riñón
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Durante décadas, los investigadores han considerado mutaciones sinónimas como peculiaridades intrascendentes del genoma. Debido a la forma en que se configura el código genético, donde múltiples codones de tres pares de bases pueden codificar el mismo aminoácido, pueden surgir mutaciones que no cambien la secuencia de aminoácidos de una proteína. Los científicos han descartado en gran medida estas anomalías como rarezas inofensivas.
Pero al igual que otros aspectos históricamente subestimados del genoma, los científicos se están dando cuenta de que muchas mutaciones silenciosas podrían no ser tan silenciosas después de todo. La investigación sugiere que a menudo están sujetos a presión selectiva y podrían desempeñar un papel en el cáncer, el autismo y la esquizofrenia.
Un estudio publicado en línea la semana pasada (12 de febrero) en iScience se suma a la creciente evidencia de que las variantes sinónimas pueden tener consecuencias. Los autores describen una mutación sinónima en el gen BAP1 que se asoció con un pronóstico peor de lo esperado en un paciente con cáncer de riñón. Sus experimentos posteriores sugieren que la mutación tiene este efecto al interrumpir el proceso de empalme del ARN de las células, mediante el cual el ARN mensajero (ARNm) recién transcrito se convierte en fragmentos digeribles listos para traducirse en proteína. Debido a que el paciente con cáncer carecía de una segunda copia sana del gen, la mutación silenciosa puede haber resultado en una pérdida completa de la función de BAP1.
Hasta donde yo sé, vincular una mutación sinónima específica [a] un resultado clínico [en el cáncer] es una novedad, comenta Fran Supek, genetista del cáncer del Instituto de Investigación y Biomedicina de Barcelona que no participó en el estudio. Siempre me alegra ver que los investigadores están pensando un poco fuera de la caja. . . y observar clases poco estudiadas de cambios genéticos que pueden ayudarnos a resolver un cierto número de pacientes con enfermedades genéticas o con cáncer.
[Hay] poca conciencia de las mutaciones sinónimas y su papel en el cáncer. En general, se ignoran en los estudios de secuenciación, ya que se ha considerado que es muy poco probable que sean impulsores.
Thomas Mitchell, Wellcome Sanger Institute
Mientras revisa el Atlas del Genoma del Cáncer (TCGA) una base de datos pública de muestras genómicas de más de 11.000 pacientes de todo el mundoSamuel Pea-Llopis y sus colegas descubrieron una entrada de un paciente con un curso inusual de la enfermedad. La mujer caucásica de 73 años tenía carcinoma de células renales de células claras, la forma más común de cáncer de riñón, con una mutación en PBRM1, un gen involucrado en la remodelación de la cromatina.
Aunque las mutaciones en PBRM1 normalmente se asocian con resultados clínicos relativamente buenos en tales pacientes con una mediana de supervivencia de 117 meses, según los datos de TCGA, el paciente murió solo 56 meses después del diagnóstico, dice Pea-Llopis, un genetista del cáncer especializada en cáncer de riñón y melanoma uveal del Consorcio Alemán del Cáncer en el Hospital Universitario de Essen en Alemania.
El equipo notó que ella también tenía una mutación sinónima en BAP1, que codifica una enzima implicada en la regulación de la degradación de proteínas. La mutación cambia una timina a una guanina, lo que aún da como resultado el mismo aminoácido, glicina, codificado tanto por GGT como por GGG. Curiosamente, el paciente también tenía una abundancia muy baja de la proteína BAP1, de hecho, estaba a la par con los pacientes con carcinoma de células renales que tienen mutaciones de pérdida de función no sinónimas en BAP1, que tienden a estar relacionadas con resultados severos. El equipo sospechaba que la mutación silenciosa BAP1 podría afectar de algún modo a la transformación de los genes en proteínas.
El camino por el que el ADN se convierte en proteína es largo y sinuoso. Primero, el ADN de doble cadena se separa y las cadenas se transcriben individualmente en cadenas individuales de pre-ARNm, un borrador de las instrucciones necesarias para convertirlo en proteína. Luego debe empalmarse, por lo que varias proteínas se unen a diferentes sitios a través del pre-ARNm y cortan las secuencias de nucleótidos no codificantes en los intrones y fusionan las partes codificantes en los sexones. Solo entonces el ARNm está listo para que otros maquinistas celulares lo traduzcan en proteína.
Una forma en que las mutaciones sinónimas pueden perturbar este proceso, según sugirió una investigación anterior, es alterando los sitios de unión específicos de las proteínas de corte y empalme del ARN. , que son necesarios para integrar adecuadamente diferentes exones. Si no pueden unirse o el codón alterado hace que se unan las proteínas incorrectas, podrían terminar omitiendo fragmentos importantes del código genético llamado omisión de exón, lo que puede resultar en una proteína disfuncional. Debido a que la mutación sinónima ubicada en el exón 11 de BAP1 estaba cerca de un sitio de empalme crítico para unir este exón con el siguiente, pensamos que tal vez el sistema de empalme estaba afectado, recuerda Pea-Llopis.</p
Para averiguarlo, el equipo llevó a cabo una serie de experimentos con construcciones genéticas que contenían el exón 11 de BAP1, en las que habían insertado proteínas fluorescentes. Expresaron la construcción en una línea celular de cáncer humano. Según el color que emergió bajo un microscopio, pudieron saber si el exón se estaba integrando o saltando. Observaron casi un 100 % de omisión cuando la construcción contenía la mutación sinónima, significativamente más que cuando se usaba la construcción basada en la versión no mutada de BAP1.
Si se omite el exón 11, eso probablemente cause una pérdida de BAP1 para esa copia del gen, explica Pea-Llopis. Debido a que ese exón tiene 185 pares de bases, que no es un múltiplo de tres, la pérdida provocará un cambio en el marco de lectura de tres pares de bases que las enzimas usan para la traducción de proteínas. Eso, a su vez, haría que un codón más adelante en la línea se malinterpretara como un codón de terminación, lo que indicaría que la maquinaria de traducción de proteínas termine. Los transcritos de ARNm que contienen codones de parada prematuros normalmente son degradados por la célula. En esta paciente en particular, esto probablemente condujo a una pérdida completa de BAP1 porque había perdido su segunda copia debido a la eliminación de un pequeño segmento cromosómico, que es común en ese subtipo de cáncer.
Mutaciones sinónimas en el riñón pacientes con cáncer
Volviendo a la base de datos TCGA, que incluye casi 500 pacientes con carcinoma de células renales de células claras, el equipo encontró otros ocho pacientes que tenían mutaciones sinónimas en los exones BAP1 cerca de sitios importantes para el empalme, dos de los cuales se ubicaron dentro de los sitios necesarios para unir los exones 10 y 11. Teniendo en cuenta que hay 32 sitios de empalme en los 17 exones que componen BAP1, encontrar dos de ocho es un número significativo, dice Pea-Llopis, lo que sugiere que este es un punto crítico para la inactivación de BAP1. Sin embargo, los dos pacientes tuvieron resultados clínicos muy diferentes, lo que sugiere que otras alteraciones genéticas también juegan un papel en el pronóstico.
Creo que este es un hallazgo importante, comenta James Brugarolas, médico científico y oncólogo que dirige el programa de cáncer de riñón en el Centro Médico de la Universidad de Texas. BAP1 está mutado en alrededor del 1015 por ciento de todos los carcinomas de células renales de células claras, principalmente a través de alteraciones no sinónimas. El estudio proporciona evidencia relativamente convincente de que . . . las mutaciones que no afectan la secuencia de la proteína en BAP1 podrían ser mutaciones conductoras patogénicas, lo que lleva a la inactivación de la proteína supresora de tumores, agrega Brugarolas, quien ha colaborado con Pea-Llopis en el pasado pero no participó en la nueva investigación.
Brugarolas dice que los datos habrían sido aún más convincentes si hubiera habido más datos disponibles de secuenciación de ARN e inmunohistoquímica del tumor del paciente, lo que podría arrojar evidencia más definitiva de la omisión de exón. Y, por supuesto, tales hallazgos siempre pueden respaldarse mejor con tamaños de muestra más grandes y la replicación en conjuntos de datos independientes, agrega Supek. Dicho esto, creo que los experimentos in vitro que [hicieron] sugieren que la mutación que han identificado tiene el potencial de alterar el empalme. Y claramente, el escape del exón 11 daría como resultado una proteína no funcional debido a un codón de terminación prematuro. Uno podría hacer un argumento muy convincente para eso, dice Brugarolas.
La relevancia clínica del hallazgo aún no es evidente. Apuntar a las mutaciones de pérdida de función en los genes supresores de tumores como BAP1 se ha quedado atrás con respecto a las mutaciones de ganancia de función, por ejemplo, en las enzimas que controlan el crecimiento y la función celular, dice Brugarolas; Por lo general, es más fácil inhibir las proteínas inadaptadas que corregir algo que ya ha sido abolido por la mutación. Tampoco está claro si las mutaciones de BAP1 podrían usarse como biomarcadores para predecir la respuesta de los pacientes a las terapias. Sigue sin saberse cómo [deberían] aprovecharse las mutaciones en BAP1 para la terapia, añade Brugarolas.
En general, los hallazgos indican que los investigadores deberían prestar más atención a las mutaciones sinónimas, señala Thomas Mitchell, un médico clínico que se enfoca en el cáncer de riñón en el Instituto Wellcome Sanger en el Reino Unido. [Hay] poca conciencia de las mutaciones sinónimas y su papel en el cáncer. En general, se ignoran en los estudios de secuenciación, ya que se ha considerado que es muy poco probable que sean impulsores.
Sin embargo, estudios más amplios en el pasado han predicho que las mutaciones sinónimas podrían tener efectos patogénicos. En 2014, Supek y sus colegas estimaron que alrededor del 68 por ciento de las mutaciones patogénicas de un solo nucleótido en los genes del cáncer son mutaciones sinónimas. En conjunto con otros estudios, la investigación parece converger en una estimación de que el 5 por ciento de todas las mutaciones impulsoras son mutaciones sinónimas, una cantidad no despreciable que puede ser bastante significativa para algunos pacientes individuales con cáncer, dice Supek. La omisión de exón es un mecanismo por el cual tales mutaciones podrían tener efectos nocivos, pero probablemente será diferente para cada mutación sinónima.
Comprender las mutaciones silenciosas, junto con otras alteraciones genéticas pasadas por alto, podría ayudar a descubrir las causas subyacentes. de la enfermedad para muchos pacientes individuales para quienes las mutaciones claramente no caen en el balde de lo no sinónimo y abren la puerta para encontrar tratamientos. El genoma humano es algo muy complejo, y hay muchas formas en las que puede romperse y provocar enfermedades, dice Supek.
J. Niersch et al., Una mutación sinónima en BAP1 produce omisión de exón, pérdida de función y peor pronóstico para el paciente, iScience, doi:10.1016/j.isci.2021.102173.