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POLE and POLD1 proofreading deficiency (POLE/D1pd) 与 MSI-H/dMMR 的区别

POLE and POLD1 proofreading deficiency (POLE/D1pd) 与 MSI-H/dMMR 的区别

POLE/POLD1 proofreading deficiency (POLE/D1pd) 和 MSI-H/dMMR 是两种不同的遗传状况,它们都与肿瘤的发生和发展有关,但它们在分子机制和临床表现上有所区别。

POLE/POLD1 proofreading deficiency (POLE/D1pd)

  • POLE 和 POLD1 编码 DNA 聚合酶 ε 和 δ 的催化亚基和校对亚基,它们在 DNA 复制和校对中发挥重要作用 [4][9]。

  • POLE/POLD1 的外显子核酸酶结构域突变导致校对功能丧失,这会导致细胞中突变基因的累积 [4]。

  • POLE/POLD1 突变与肿瘤形成密切相关,并且是预测泛癌种免疫治疗疗效的潜在分子标志物 [4]。

  • POLE/POLD1 突变与超高频突变负荷和良好预后有关,这已成为临床研究的焦点 [4]。

MSI-H/dMMR

  • MSI-H(微卫星高度不稳定)指的是肿瘤组织中微卫星由于重复单元的插入或缺失导致的微卫星任意长度的变化 [2]。

  • dMMR(错配修复缺陷)指的是 DNA 复制时产生的碱基错配不能被错配修复系统修复,导致微卫星的不稳定 [2]。

  • MSI-H/dMMR 肿瘤对免疫检查点抑制剂有较高的响应程度,因为它们产生了大量的新抗原,这些新抗原可以被 T 细胞识别 [2]。

  • MSI-H/dMMR 在多种实体瘤中存在,但比例不高,某些肿瘤如结直肠癌、子宫内膜癌中的比例超过 10% [1]。

总的来说,POLE/POLD1 突变导致的是校对功能丧失,引起高突变负荷,而 MSI-H/dMMR 是由于错配修复系统缺陷导致的微卫星不稳定。两者都与肿瘤的发生有关,但 POLE/POLD1 突变更多地与 DNA 复制过程中的问题相关,而 MSI-H/dMMR 与 DNA 修复机制的问题相关。此外,POLE/POLD1 突变可能作为预测免疫治疗反应的一个标志物,而 MSI-H/dMMR 已被证明与对某些免疫治疗药物的响应性有关。

为什么是 POLE 和 POLD1,其他 DNA 聚合酶 或其他亚基为什么没有如此的作用?

POLE 和 POLD1 之所以在肿瘤免疫治疗中具有特殊的重要性,是因为它们编码的 DNA 聚合酶 ε 和 δ 具有独特的功能和特性,特别是在 DNA 复制的校对过程中的作用。以下是一些关键点,解释了为什么 POLE 和 POLD1 在此方面具有特殊作用,而其他 DNA 聚合酶或亚基可能不具备相同的作用:

  1. 校对功能:POLE 和 POLD1 编码的 DNA 聚合酶 ε 和 δ 具有校对活性,这是它们区别于其他 DNA 聚合酶的一个关键特性。校对功能可以识别并修复 DNA 链上的错配,减少错误累积,从而维持基因组的稳定性。

  2. DNA 复制中的作用:DNA 聚合酶 ε 是主要的复制酶,在 DNA 复制过程中起到核心作用。POLD1 与 POLE 功能相似,参与 DNA 复制,尤其是在复制叉的滞后链合成中。

  3. 突变负荷:POLE/POLD1 的校对域突变会导致校对功能的丧失,这会引起 DNA 复制过程中的错误累积,导致高突变负荷。这种高突变负荷是免疫治疗反应的一个重要预测因素,因为更多的突变可以产生更多的新抗原,从而可能激活免疫系统对肿瘤的攻击。

  4. 肿瘤免疫原性:由于 POLE/POLD1 突变引起的高突变负荷,肿瘤细胞可能会表达更多的新抗原,这些新抗原能够被免疫系统识别,从而增加肿瘤的免疫原性。

  5. 特定肿瘤类型:POLE/POLD1 突变在某些肿瘤类型中更为常见,如结直肠癌,这可能与这些肿瘤的特定生物学特性有关。

  6. 其他 DNA 聚合酶:虽然细胞内有多种 DNA 聚合酶,但它们各自具有不同的功能和作用域。例如,DNA 聚合酶 β、γ 和 κ 等在 DNA 修复过程中发挥作用,而 DNA 聚合酶 α 主要参与 DNA 复制的启动。每种聚合酶都有其特定的生物学角色,而 POLE/POLD1 在免疫治疗中的作用是由于它们在校对和 DNA 复制中的独特功能

  7. 其他亚基:DNA 聚合酶的活性和功能也依赖于与其他亚基的相互作用。POLE/POLD1 的校对亚基在识别和修复错配中起到关键作用,而其他亚基可能不具备这种校对能力

总之,POLE 和 POLD1 在肿瘤免疫治疗中的重要性是由于它们在校对和 DNA 复制中的独特作用,以及它们突变导致的高突变负荷和增加的肿瘤免疫原性。其他 DNA 聚合酶或亚基可能在 DNA 复制和修复中发挥不同的作用,但在免疫治疗的背景下,它们的作用可能不如 POLE/POLD1 那样显著。

校对功能可以识别并修复 DNA 链上的错配,这么说的话它和 dMMR/MSI-H 不是关联到一起了?

确实,校对功能和 dMMR/MSI-H 都与 DNA 复制过程中的错误修复有关,但它们在分子机制上存在明显的区别:

  1. 校对功能(Proofreading)

    • 校对功能是 DNA 聚合酶自身的一个特性,它在 DNA 链合成过程中即时识别并修正配对错误

    • 例如,POLE 和 POLD1 编码的 DNA 聚合酶 ε 和 δ 具有 3'→5' 外切酶活性,可以在 DNA 链合成过程中移除错配的核苷酸,然后继续正确的合成。

    • 校对功能缺陷(如 POLE/POLD1 突变)导致 DNA 聚合酶不能有效地修正这些错误,从而增加了突变率。

  2. 错配修复系统(Mismatch Repair, MMR)

    • MMR 是一个独立的蛋白质复合体,它专门修复 DNA 复制后可能遗留的碱基错配。

    • MMR 系统包括多个蛋白质,如 MLH1、MSH2、MSH6 和 PMS2 等,它们协同工作来识别和修复错配。

    • 当 MMR 系统功能受损(dMMR)时,不能有效修复错配,导致微卫星序列的不稳定(MSI-H)。

关联与区别

  • 校对功能和 MMR 系统都是为了防止 DNA 复制错误累积,但它们是两个独立的机制(注:理解为即时和延迟处理)

  • 校对功能缺陷(如 POLE/POLD1 突变)导致的问题是在 DNA 合成过程中即时发生的错误不能被修复,而 MMR 缺陷是复制后遗留的错误不能被修复。

  • MSI-H/dMMR 通常与遗传性癌症综合征(如林奇综合征)有关,而 POLE/POLD1 突变则与特定的肿瘤类型和高突变负荷有关。

  • 在肿瘤免疫治疗中,MSI-H/dMMR 状态的肿瘤因为产生大量新抗原而对免疫检查点抑制剂有较高的响应性。而 POLE/POLD1 突变的肿瘤也因为高突变负荷可能表现出对免疫治疗的良好反应,但它们的免疫原性可能与 MSI-H/dMMR 肿瘤不同

因此,尽管校对功能和 dMMR/MSI-H 都与 DNA 错误修复有关,但它们在分子机制上是不同的,并且它们在肿瘤发生和免疫治疗反应中的作用也有所区别。


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找到了第 11 篇资料:Genetic, structural, and functional characterization of POLE

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