Novel XPG ( ERCC5 ) Mutations Affect DNA Repair and Cell Survival after Ultraviolet but not Oxidative Stress

Abstract

Nucleotide excision repair (NER) is the most flexible of all known DNA-repair mechanisms, and XPG is a 3'-endonuclease that participates in NER. Mutations in this gene (ERCC5) may result in the human syndrome xeroderma pigmentosum (XP) and, in some cases, in the complex phenotype of Cockayne syndrome (CS). Two Brazilian XP siblings, who were mildly affected, were investigated and classified into the XP-G group. The cells from these patients were highly ultraviolet (UV) sensitive but not sensitive to photosensitized methylene blue, an agent that causes oxidative stress. This phenotype is in contrast to XP-G/CS cells, which are highly sensitive to this oxidative agent. Sequencing revealed a compound heterozygous genotype with two novel missense mutations: c.83C>A (p.Ala28Asp) and c.2904G>C (p.Trp968Cys). The first mutation maps to the catalytic site of the XPG protein, whereas the second may compromise binding to DNA. Functional assays indicated that the mutated alleles were unable to perform the complete repair of UV-irradiated plasmids; however, full correction was observed for oxidatively damaged plasmids. Therefore, the XP phenotype of these patients is caused by novel missense mutations that specifically affect DNA repair for UV- but not oxidative-stress-induced DNA damage, and implications for XP versus XP/CS phenotype are discussed.

Cockayne syndrome pathogenesis: Lessons from mouse models

“…No change reported Shiomi et al (2004Shiomi et al ( , 2005 Xpg E791A/E791A TC-NER GG-NER >2 years ND UV-hypersensitive skin and eyes Tian et al (2004a) TTD Xpd TTD Partial TC-NER partial GG-NER 2 years 3 weeks TTD-like brittle hair, grey hair and hair loss, anemia, mild osteoporosis, signs of accelerated aging in multiple tissues, reduced weight de Boer et al (1998ade Boer et al ( ,b, 2002 XFE Xpf m/m ND 3 weeks ND UV-hypersensitive skin and eyes, severe skin cancer predisposition, mild neurodegenerative changes, mild age-related weight loss, reduced fat tissue Tian et al (2004b) Ercc À/À TC-NER GG-NER 3 weeks ND Severe growth deficiency (>50% reduced weight at 3 weeks), abnormalities in multiple tissues, absence of subcutaneous fat, progressive neurodegenerative changes and motor symptoms McWhir et al (1993) and Weeda et al (1997) Xpd XPCS /Xpa À/À TC-NER GG-NER 3 weeks -Severe post-natal growth deficiency (>50%), no subcutaneous fat, abnormalities in multiple organs, neurodegenerative changes and motor symptoms Andressoo et al (2006b) with oxidative DNA damage is an important factor contributing to CS symptoms (Scharer, 2008;Soltys et al, 2013).…”

Papel das proteínas XPD e DNA polimerase eta nas respostas de células humanas a danos no genoma

“…Além do reparo de lesões complexas formadas pelo estresse oxidativo pela via de NER, outra forma de participação de NER no reparo de lesões oxidadas é através do papel regulatório de algumas proteínas de NER sobre proteínas de BER. De fato, já foram descritas interações entre proteínas de NER e diversas glicosilases, como por exemplo XPG e NTH1 (Klungland et al, 1999a), XPC e OGG1 (D'Errico et al, 2006), CSB e NEIL1 (Muftuoglu et al, 2009) e NEIL2 (Aamann et al, 2014) (Berra et al, 2013), assim como células XPA (Berra et al, 2013), CSA e CSB (De Waard et al, 2004;D'Errico et al, 2007;Nardo et al, 2009) e XP-G/CS (Soltys et al, 2013).…”

“…Vale lembrar que os sintomas neurológicos que atingem de 25 a 30% dos pacientes XP, pertencentes aos grupos de complementação XP-A, -B, -D e -G (Kraemer et al, 1987) estão associados a uma degeneração progressiva dos neurônios, levando à atrofia do córtex e ao aumento da espessura do osso do crânio (Rapin et al, 2000), enquanto a disfunção neurológica progressiva dos pacientes CS é resultante de um processo patológico diferente, ligado primariamente à desmielinização (ou hipomielinização), que ocorre desde o início do desenvolvimento (Koob et al, 2010 Berra et al, 2013), assim como células XPA (Berra et al, 2013), CSA e CSB (De Waard et al, 2004;D'Errico et al, 2007;Nardo et al, 2009) e XP-G/CS (Soltys et al, 2013). …”

“…A linhagem TTD estudada (TTD2VI) possui uma substituição de arginina para prolina em homozigose no códon 592 (R592P) (Nishiwaki et al, 2004 (Wainwright et al, 1997;Blazquez-Castro et al, 2009;Berra et al 2013;Soltys et al , 2013 A deficiência no reparo de fotoprodutos em células XP-D, XP-D/CS e TTD/XPD já foi descrita (Fujimoto et al, 2005;Nishiwaki et al, 2008), assim como um aumento na sensibilidade ao quimioterápico doxorrubicina (Saffi et al, 2010); Arlett et al (2008) não encontraram sensibilidade ao tratamento com IR em fibroblastos XP ou XP/CS de diversos grupos de complementação, entretanto as células CS são sensíveis a esse tratamento (Cramers et al, 2011). Células CS com mutações em CSA e CSB são reconhecidamente sensíveis ao estresse oxidativo (Tuo et al, 2003;Spivak e Hanawalt, 2006;D'Errico et al, 2007), provavelmente pela importância dessas proteínas não só no reparo do DNA nuclear mas também na manutenção da integridade mitocondrial (Osenbroch et al, 2009).…”

“…Além disso, outros estudos mostraram a participação de diversas proteínas de NER no reparo de lesão causadas por estresse oxidativo (De Waard et al, 2004;D'Errico et al, 2006;Spivak e Hanawalt, 2006;D'Errico et al, 2007;Nardo et al, 2009;Berra et al, 2013;Soltys et al, 2013) (Guo et al, 2013).…”