DNA 错配修复蛋白 MLH3； MLH3

MutL，大肠杆菌，同源物，3

HGNC 批准的基因符号：MLH3

细胞遗传学位置：14q24.3 基因组坐标（GRCh38）：14:75,013,763-75,051,478（来自 NCBI）

▼ 克隆和表达

DNA 错配修复（MMR）非常重要，因为它在维持基因组完整性方面发挥着重要作用，并且与遗传性非息肉病性结肠癌（HNPCC；参见 120435）相关。为了鉴定新的人类错配修复蛋白，Lipkin 等人（2000）用 MLH1（120436）的保守 C 端相互作用结构域探测核提取物。他们描述了 MLH3 的克隆和完整基因组序列，MLH3 编码与 MLH1 相互作用的 DNA 错配修复蛋白。他们发现，MLH3 与来自酵母、植物、蠕虫和细菌的错配修复蛋白比与任何已知的哺乳动物蛋白更相似，这表明其保守序列可能赋予小鼠和人类独特的功能。稳定表达显性失活 MLH3 蛋白的培养细胞表现出微卫星不稳定性。

▼ 基因功能

为了研究 MLH3 在减数分裂重组过程中是否发挥作用，（Santucci-Darmanin 等人（2002））分析了其在哺乳动物生殖细胞中的表达。MLH3 基因在小鼠减数分裂细胞和人类睾丸中表达，免疫沉淀分析表明 MLH3 蛋白存在于小鼠精母细胞中。已知参与减数分裂重组的减数分裂特异性 MSH4（602105）蛋白与来自小鼠减数分裂细胞提取物的 MLH3 进行免疫共沉淀。两种可能在人类睾丸中表达的 MLH3 蛋白异构体（MLH3 和 MLH3-δ-7）在体外与 MSH4 蛋白相互作用。作者提出，MLH3 与哺乳动物减数分裂细胞中的 MSH4 相关，并且 MLH3 可能在哺乳动物减数分裂重组中发挥作用。

卡纳沃等人（2020）表明，人类 MutS-γ（MSH4 和 MSH5（603382）的复合物，支持交叉）结合分支重组中间体，并与 MutL-γ（MLH1（120436）和 MLH3 的复合物）相关，稳定联合分子结构和相邻双链 DNA 上的整体。MutS-γ 直接刺激 MutL-γ 核酸内切酶对 DNA 进行切割。MutL-γ 活性会被核酸外切酶 1（EXO1; 606063）进一步刺激，但仅当 MutS-γ 存在时才有效。复制因子 C（RFC；参见 102579）和增殖细胞核抗原（PCNA；176740）是核酸酶整体的附加成分，从而触发交叉。MutL-γ 不能与 Pcna 相互作用的酿酒酵母菌株在形成交换方面存在缺陷。MutL-γ-MutS-γ-EXO1-RFC-PCNA 核酸酶整体优先使用霍利迪连接体切割 DNA，但它没有表现出典型的拆分酶活性。相反，数据表明，核酸酶整体通过在连接点附近的双链 DNA 上产生切口来处理减数分裂重组中间体。作者提出，由于 MutL-γ 造成的 DNA 切口取决于其辅助因子，MutS-γ 和 RFC-PCNA 在减数分裂重组中间体上的不对称分布可能会导致 DNA 裂解的偏差。他们认为，这种 MutL-γ 核酸酶激活模式可以解释减数分裂染色体中霍利迪连接或其前体的交叉特异性加工。数据表明，核酸酶整体通过在连接点附近的双链 DNA 上产生切口来处理减数分裂重组中间体。作者提出，由于 MutL-γ 造成的 DNA 切口取决于其辅助因子，MutS-γ 和 RFC-PCNA 在减数分裂重组中间体上的不对称分布可能会导致 DNA 裂解的偏差。他们认为，这种 MutL-γ 核酸酶激活模式可以解释减数分裂染色体中霍利迪连接或其前体的交叉特异性加工。数据表明，核酸酶整体通过在连接点附近的双链 DNA 上产生切口来处理减数分裂重组中间体。作者提出，由于 MutL-γ 造成的 DNA 切口取决于其辅助因子，MutS-γ 和 RFC-PCNA 在减数分裂重组中间体上的不对称分布可能会导致 DNA 裂解的偏差。他们认为，这种 MutL-γ 核酸酶激活模式可以解释减数分裂染色体中霍利迪连接或其前体的交叉特异性加工。

库尔卡尼等人孤立地（2020）表明 PCNA 对于交叉偏倚解析非常重要。人类酶的体外测定表明 PCNA 和 RFC 足以激活 MutL-γ 核酸内切酶。MutL-γ 进一步受到前交叉因子 EXO1 和 MutS-γ 的共依赖性活性的刺激，后者与霍利迪连接体结合。作者发现 MutL-γ 还结合各种分支 DNA，包括霍利迪连接点，但它没有表现出典型的拆分酶活性，这表明核酸内切酶切割邻近连接分支点以实现拆分。在体内，Rfc 促进出芽酵母中 MutL-γ 依赖性交换。此外，Pcna 定位于沿突触染色体的预期交叉位点。库尔卡尼等人。

▼

使用小鼠和人类 BAC 进行荧光原位杂交作图，Lipkin 等人（2000）将各自的 MLH3 基因对应到人类 14q24.3 和小鼠 12。

▼

结直肠癌的分子遗传学体细胞突变

错配修复系统的故障会导致突变表型，表现为微卫星不稳定性（MSI）。根据观察到的基因组突变频率定量，MSI 通常分为 2 种形式：高 MSI（MSI-H）和低 MSI（MSI-L）（Boland 等，1998）。利普金等人（2001）筛查了 36 个结肠肿瘤，发现 MSI-H 肿瘤中体细胞 MLH3 编码突变的频率很高（25%）。他们发现 8 bp 和 9 bp 聚腺嘌呤单核苷酸运行中的突变导致移码。8-bp 序列从编码核苷酸 1747 延伸至 1755；9-bp 运行从 2014 年延伸到 2021 年。在 6 个肿瘤中的 4 个中，注意到双等位基因失活的证据。此外，在 12 个微卫星稳定（MSS）肿瘤中的 2 个中发现了 MLH3 无义突变，其中 14q24 杂合性缺失（参见 604395.0001）。对 60 名结直肠癌易感性遗传风险因素增加的先证者进行的筛查表明，MLH3 没有种系突变，其他候选基因也没有突变。虽然分析并未排除某些此类患者存在种系 MLH3 突变，但他们表明这种突变至多不常见。体细胞 MLH3 突变的显着频率的发现被认为与该基因在结直肠癌肿瘤发生进展中的可能作用一致。

遗传性非息肉病性结直肠癌 7

吴等人（2001）通过扫描 39 个 HNPCC 家族和 288 名疑似患有 HNPCC 的患者的突变，研究了 MLH3 在遗传性非息肉病性结直肠癌中的可能作用。他们在 12 名疑似 HNPCC 的患者中鉴定出了 10 种不同的种系 MLH3 变异、1 种移码突变和 9 种错义突变。在 12 名患者中，有 3 名患者的 MSH6（600678）也发现了突变。10 个突变中有 8 个位于外显子 1，1 个位于外显子 11，1 个位于外显子 12。同一研究小组（Ou 等人，2009）发现所有报道的 MLH3 变异均正常表达，正常定位于细胞核，并与 MLH1 正常相互作用。欧等人（2009）的结论是，没有证据支持 MLH3 变异在 HNPCC 中的作用，尽管不能完全排除此类变异在肿瘤发生中的作用。

刘等人（2003）在 70 个结直肠癌家族先证者（HNPCC7; 614385）的 16 个（23%）中鉴定出 MLH3 基因的 12 个变异（参见例如 604395.0005-604395.0008），其中一些人的亲属患有子宫内膜癌。大多数突变表现出外显率降低，这表明 MLH3 是一种低风险基因，可能与其他因素以累加的方式协同作用。具有 MLH3 突变的肿瘤均未表现出微卫星不稳定性，这表明 MLH3 不会通过受损的 DNA 错配修复功能导致癌发生。

食道癌

在一组食管癌患者（133239）中，Liu 等人（2006）发现，虽然MLH3是一种高风险基因，在一些家族中外显率降低，但它在大多数家族中充当低风险基因，并且可能与其他基因以累积的方式协同作用。他们得出的结论是，MLH3 突变可能会导致某些家庭罹患食道癌。

子宫内膜癌

泰勒等人（2006）分析了 57 名患有子宫内膜癌的女性（608089）的 MLH3 基因。一名患者存在种系变异（T942I），且肿瘤组织中 MLH3 基因座杂合性缺失。61% 的患者发现种系杂合 P844L 多态性。在 57 个肿瘤中的 3 个中发现了体细胞 MLH3 突变。未进行功能表达研究。泰勒等人（2006）得出结论，MLH3 突变可能在子宫内膜癌的一部分中发挥作用。

▼ 动物模型

Lipkin 等人（2000）指出小鼠 Mlh3 在胃肠道上皮中高表达，并在物理上对应到小鼠复杂性状基因座结肠癌易感性 1（Ccs1）。尽管利普金等人（2000）无法鉴定易感小鼠品系中 Mlh3 蛋白质编码区的突变，同源 Ccs1 小鼠的结肠肿瘤表现出微卫星不稳定性。Mlh3、Pms1（600258）和 Pms2（600259）之间的功能冗余可以解释为什么 Pms1 和 Pms2 突变小鼠都不会发展成结肠癌，以及为什么 PMS1 和 PMS2 突变在 HNPCC 家族中很少发现。

为了评估 Mlh3 在哺乳动物减数分裂中的作用，Lipkin 等人（2002）生成并表征了 Mlh3 -/- 小鼠。他们表明，无效小鼠是可存活的，但不育。Mlh3 是 Mlh1 与减数分裂染色体结合所必需的，并从前期 I 的粗线期中期定位到减数分裂染色体。Mlh3 -/- 精母细胞在凋亡之前到达中期，但卵母细胞在受精后未能完成减数分裂 I。结果表明，Mlh3 在哺乳动物减数分裂中具有重要而独特的作用。

▼ 等位基因变体（8 个选定示例）：.

0001 结直肠癌、躯体
MLH3、2483G-T
在结直肠癌（114500）样本中，显示 14q24 杂合性丢失，Lipkin 等人（2001）鉴定了 2483G-T 颠换，将 MLH3 基因中的密码子 GAG（glu）转换为 TAG（stop）。

.0002 重新分类 - 意义不明的变体
MLH3，GLN24GLU
该变体以前的标题为结肠癌，遗传性非多发性硬化症，7 型，已根据 Korhonen 等人的发现重新分类（2008）和Ou等人（2009）。

吴等人（2001）鉴定出 MLH3 基因外显子 1 中的 70C-G 颠换，导致 HNPCC 患者出现错义 gln24-to-glu（Q24E）氨基酸变化。MSH6（600678）中未发现相关突变。

通过体外功能表达研究，Ou 等人（2009）确定 Q24E MLH3 变体正常表达，正常定位于细胞核中，并与 MLH1 正常相互作用（120436）。计算机分析表明，这一变化没有造成破坏性影响。Korhonen 等人的孤立研究（2008）表明Q24E变体功能正常并且能够补充细胞系中的错配修复缺陷。欧等人（2009）的结论是，尽管不能完全排除该变异在肿瘤发生中的作用，但没有证据支持该变异在 HNPCC 中的作用。

.0003 重新分类 - 意义不明的变体
MLH3，ASN499SER
该变体以前的标题为结肠癌，遗传性非多发性硬化症，7 型，已根据 Ou 等人的发现重新分类（2009）。

吴等人（2001）在 HNPCC 患者中鉴定出 MLH3 基因外显子 1 中的 1496A-G 转变，导致 asn499 到 Ser（N499S）氨基酸变化。

通过体外功能表达研究，Ou 等人（2009）确定 N499S MLH3 变体正常表达，正常定位于细胞核中，并与 MLH1 正常相互作用（120436）。计算机分析表明，这一变化可能会产生破坏性影响。欧等人（2009）的结论是，尽管不能完全排除该变异在肿瘤发生中的作用，但没有证据支持该变异在 HNPCC 中的作用。

.0004 重新分类 - 意义不明的变体
MLH3，GLU624GLN
该变体以前的标题为结肠癌，遗传性非多发性病变，7 型，已根据 Ou 等人的发现重新分类（2009）。

在 2 名与 HNPCC 无关的先证者中，Wu 等人（2001）在 MLH3 基因的外显子 1 中发现了 1870G-C 颠换，预计会导致 glu624 到 gln（E624Q）氨基酸变化。免疫组织化学分析显示 1 名患者表达 MSH2（609309）、MLH1（参见 120436）和 MSH6（600678）。

刘等人（2003）在 1 名家族性结直肠癌患者中发现了 E624Q 替代。然而，其他 6 名受影响的家庭成员均未携带此变异，并且在 3.2% 的对照组中发现了该变异。

通过体外功能表达研究，Ou 等人（2009）确定 N499S MLH3 变体正常表达，正常定位于细胞核中，并与 MLH1 正常相互作用（120436）。计算机分析表明，这一变化没有造成破坏性影响。欧等人（2009）的结论是，尽管不能完全排除该变异在肿瘤发生中的作用，但没有证据支持该变异在 HNPCC 中的作用。

.0005 重新分类 - 意义不明的变体
MLH3，GLU1451LYS
该变体以前的标题为结肠癌，遗传性非多发性硬化症，7 型，已根据 Ou 等人的发现重新分类（2009）和 Korhonen 等人（2008）。

在 2 名患有 HNPCC 的先证者中，Wu 等人（2001）在 MLH3 基因的外显子 12 中鉴定出杂合的 4351G-A 转换，预计会导致 glu1451 到 lys（E1451K）氨基酸取代。两名先证者也是 MSH6 基因突变的复合杂合子（分别为 V878A；600678.0006 和 650insT；600678.0007）。

刘等人（2003）在一名结直肠癌患者及其患有子宫内膜癌的姐妹中发现了 E1451K 突变（608089）。然而，在另一位患有结直肠癌的姐妹中并没有发现这种突变，在 90 名对照个体中也没有发现这种突变。

金等人（2007）在健康的韩国对照中鉴定出 E1451K 变异，并得出结论，它是该人群中的多态性。

通过体外功能表达研究，Ou 等人（2009）确定 E1451K MLH3 变体正常表达，正常定位于细胞核中，并与 MLH1 正常相互作用（120436）。计算机分析表明，这一变化没有造成破坏性影响。Korhonen 等人的孤立研究（2008）表明E1451K变体功能正常并且能够补充细胞系中的错配修复缺陷。欧等人（2009）的结论是，尽管不能完全排除该变异在肿瘤发生中的作用，但没有证据支持该变异在 HNPCC 中的作用。

.0006 结直肠癌，遗传性非息肉病，7 型
子宫内膜癌，包括
MLH3，1-BP DEL，885G
在一名结直肠癌患者（HNPCC7；614385）中，Liu 等人（2003）在 MLH3 基因的外显子 1 中发现了 1 bp 缺失（885delG），预计会导致移码和过早终止。该突变在另一名患有结直肠癌的家庭成员、一名患有子宫内膜癌的家庭成员（608089）以及 3 名年龄超过 75 岁的未受影响亲属中的 1 人中发现，表明外显率降低。在 96 个对照中未发现该突变。

.0007 子宫内膜癌
结直肠癌，遗传性非息肉病，7 型，包括
MLH3、VAL741PHE
在患有子宫内膜癌的母女（608089）中，Liu 等人（2003）鉴定了 MLH3 基因外显子 1 中的杂合 2221G-T 颠换，导致 val741-to-phe（V741F）取代。一位未受影响的 80 岁以上的阿姨也携带该突变，表明外显率降低。在 95 个对照中未发现该突变。

金等人（2007）在一名患有结肠癌的 71 岁男性中发现了 V741F 突变（HNPCC7; 614385）。他的两个姐妹分别在 57 岁和 61 岁时患上胃癌和乳腺癌。作者建议该变体具有中等外显率。

.0008 结直肠癌，遗传性非息肉病，7 型
MLH3，TRP1276ARG
在 4 名患有 HNPCC 的同胞中（HNPCC7；614385），无微卫星不稳定性，Liu 等人（2003）鉴定了 MLH3 基因外显子 7 中的 3826T-C 转变，导致 trp1276 到 arg（W1276R）的取代。该突变遗传自患有胃癌的母亲。在 96 个对照中未发现该突变。所有 4 名同胞均携带 MSH2 基因突变（609309）。刘等人（2003）表明这两种突变的累加效应导致了表型。这些发现与低外显率附加风险等位基因导致结直肠癌风险增加的假设是一致的。

刘等人（2006）在 1 名结直肠癌患者中发现了 W1276R 替代。然而，2名未受影响的家庭成员也携带该突变，而2名患有食道癌的家庭成员则不携带该突变。