MLH3のヌクレアーゼドメインの点突然変異により、Fragile X関連障害のマウス幹細胞モデルにおけるリピート拡張が排除される

A point mutation in the nuclease domain of MLH3 eliminates repeat expansions in a mouse stem cell model of the Fragile X-related disorders.

• Bruce E Hayward
• Peter J Steinbach
• Karen Usdin

抄録

Fragile X関連障害（FXDs）は、疾患特異的なマイクロサテライトの拡大に起因する遺伝性疾患であるリピート拡大病である。これまで検討されてきたこれらのリピート拡大病モデルでは、拡大は、MLH1/MLH3のヘテロ二量体であるMutLγを含む機能的ミスマッチ修復（MMR）因子に依存しており、これは、哺乳類に見られる3つのMutL複合体の1つであり、MMRのマイナープレイヤーである。対照的に、MMRの主要な関与者であるMutLαは、はるかに豊富なMutL複合体であり、多くのモデル系では膨張に必要とされないか、あるいは膨張には限定的な役割を果たしています。また、MLH3は関連するエンドヌクレアーゼ活性を有しているが、それがリピート拡大に寄与しているかどうかは不明である。我々はここで、遺伝子編集法を用いて、MLH3のエンドヌクレアーゼ活性を除去する点突然変異により、FXDマウス胚性幹細胞モデルでのリピート拡大が除去されることを示した。このことは、繰り返し拡大の可能性のあるモデルの数を制限し、MutLγが疾患病理に寄与する疾患における体細胞拡大を減少させるために、MutLγが有用な薬剤化可能な標的であり得るという考えを支持する。

The Fragile X-related disorders (FXDs) are Repeat Expansion Diseases, genetic disorders that result from the expansion of a disease-specific microsatellite. In those Repeat Expansion Disease models where it has been examined, expansion is dependent on functional mismatch repair (MMR) factors, including MutLγ, a heterodimer of MLH1/MLH3, one of the three MutL complexes found in mammals and a minor player in MMR. In contrast, MutLα, a much more abundant MutL complex that is the major contributor to MMR, is either not required for expansion or plays a limited role in expansion in many model systems. How MutLγ acts to generate expansions is unclear given its normal role in protecting against microsatellite instability and while MLH3 does have an associated endonuclease activity, whether that contributes to repeat expansion is uncertain. We show here, using a gene-editing approach, that a point mutation that eliminates the endonuclease activity of MLH3 eliminates expansions in an FXD mouse embryonic stem cell model. This restricts the number of possible models for repeat expansion and supports the idea that MutLγ may be a useful druggable target to reduce somatic expansion in those disorders where it contributes to disease pathology.

Published by Oxford University Press on behalf of Nucleic Acids Research 2020.