A via de reparo de DNA por excisão de nucleotídeo inclui mais de 35 genes e possui como função principal a remoção de danos induzidos por raios UV (dímeros de pirimidina) e adutos de DNA associados com exposição a agentes químicos (HU et al, 2002; AU, SALAMA e SIERRA-TORRES, 2003; WOGAN et al, 2004; WLODARCZYK e NOWICKA, 2012). Esta via é uma das mais importantes na remoção de danos no DNA causados por carcinógenos do tabaco, bem como de distorções na dupla hélice que podem interferir no pareamento das bases obstruindo a replicação e a transcrição (HOEIJMAKERS, 2001; FRIEDBERG, 2003; AN et al, 2007), além de reparar danos causados por drogas alquilantes, análogos da platina e radiação (AIELLO et al, 2011). Assim, a via NER constitui o processo de reparo de DNA mais flexível, podendo reconhecer e reparar uma grande variedade de danos: desde pequenas modificações oxidativas até grandes adutos carcinogênicos de DNA (WLODARCZYK e NOWICKA, 2012).
Várias enzimas encontram-se envolvidas nessa via de reparo, incluindo a XPA (xeroderma pigmentosum complementary group A), RPA (replication protein A), XPC (xeroderma pigmentosum complementary group C), XPD (xeroderma pigmentosum complementary group D), ERCC1 (excision repair cross-complementing 1) e XPF (xeroderma pigmentosum complementary group F) (CHIANG et al, 2010; ZHOU et al, 2012). A via NER envolve reconhecimento do dano, abertura local da fita de DNA em volta das lesões, dupla incisão do fragmento de DNA lesionado, síntese do DNA e ligação das fitas (WLODARCZYK e NOWICKA, 2012).
O reconhecimento do dano é executado pelo complexo XPC formado pelas proteínas XPC, HR23B e Centrina-2, que se liga à fita de DNA não lesionada (NOUSPIKEL et al, 2009). As proteínas XPA e RPA se ligam ao local lesionado e dão suporte ao reconhecimento do dano (WLODARCZYK e NOWICKA, 2012). O complexo TFIIH (transcription factor II H), que é um heterodímero com duas helicases diferentes – XPD (atividade 5’- 3’) e XPB (atividade 3’- 5’) ligadas a um complexo quinase ciclina-ativada (cyclin-activated kinase), é recrutado e
separa a dupla fita de DNA envolvendo a mutação (RIEDL et al, 2003; JENSEN et al, 2011). A XPB e a atividade de helicase da XPD permitem a abertura da dupla fita de DNA em um local próximo ao dano e faz com que as nucleases dano-específicas clivem o DNA (WLODARCZYK e NOWICKA, 2012) (Figura 1).
Posteriormente, um complexo XPA se liga à fita de DNA lesionada sendo seguido pela chegada de um complexo de incisão que consiste das endonucleases XPG e XPF (NOUSPIKEL et al, 2009). Este evento causa a excisão de 25 a 30 nucleotídeos, incluindo o DNA lesionado. Logo depois, a DNA-polimerase ou a sintetiza novamente a fita de DNA. A enzima DNA- ligase une as extremidades formadas pela remoção dos nucleotídeos (JENSEN et al, 2011). A presença do XPD mantém a estabilidade do complexo, mas a atividade de helicase não afeta o processo de transcrição (WLODARCZYK e NOWICKA, 2012).
A via de reconhecimento que envolve o complexo XPC é denominada Reparo de Genoma Global (global genome repair) e corrige falhas em todo o genoma (RIEDL et al, 2003) (Figura 1A). O reconhecimento do dano pelo Reparo Acoplado à Transcrição (transcription- coupled repair), que repara genes ativamente transcritos, envolve o retardamento da RNA- polimerase seguido pelo recrutamento de moléculas sensoras, como as proteínas CSA (Cockayne syndrome group A) ou CSB (Cockayne syndrome group B) (JENSEN et al, 2011) (Figura 1B).
O XPD (Xeroderma pigmentosum complementation group D) também conhecido como ERCC2 (excision repair cross-complementing rodent repair deficiency, complementation group 2) é um gene de reparo de DNA por excisão de nucleotídeos. O produto do XPD é uma helicase dependente de ATP, constituindo uma subunidade do complexo do fator de reparo de transcrição TFIIH e está envolvido nas respostas apoptóticas mediadas pelo p53 (SPITZ et al, 2003; ZHOU et al, 2012). O gene XPD é altamente conservado em organismos eucariontes e exibe homologia com o Rad53 e Rad15 (SPITZ et al, 2003). Efeitos hereditários no XPD podem resultar em três desordens distintas: a ausência do gene resulta no Xeroderma pigmentoso (doença de pele com alta tendência ao desenvolvimento de câncer) e a alteração no seu processo de transcrição pode produzir a Tricotiodistrofia e a Síndrome de Cockayne (KUMAR et al, 2012).
O gene XPD encontra-se localizado no cromossomo humano 19q13.2- q13.3 e contém 23 éxons. Existem seis SNPs no gene XPD, localizados nos códons 199, 201, 312, 711 e 751. Os polimorfismos nos códons 199, 201, 312 e 751 podem resultar em mudanças de aminoácidos. Adicionalmente, a mutação no gene XPD pode afetar a atividade da proteína XPD. A mutação nos códons 199 e 201 ocorre em aproximadamente 4% dos indivíduos apenas, já as mutações nos códons 312 e 751 são mais frequentes. O fenótipo mutado do XPD é correlacionado a uma diminuição na capacidade de reparo do DNA, que pode aumentar o risco de câncer (LUNN et al, 2000; ZHOU et al, 2012). Um dos polimorfismos do XPD mais pesquisados é o Lys751Gln,
ocasionado pela troca A→C, sendo relacionado com a ocorrência de carcinomas em estudos recentes (BREWSTER et al, 2006; DUFLOTH et al, 2008; SYNOWIEC et al, 2008; YUAN et al, 2011b; DING et al, 2012; KUMAR et al, 2012; WU et al, 2012). Este polimorfismo ocasiona a troca do aminoácido lisina por glutamina na região C-terminal da proteína. Este evento pode produzir alterações na função do XPD, influenciar a capacidade de reparo e pode alterar a susceptibilidade genética para determinadas doenças (WLODARCZYK e NOWICKA, 2012).
Os SNPs do XPD têm sido estudados em várias neoplasias malignas, como: câncer de mama (DUFLOTH et al, 2008), câncer de pulmão (POPANDA et al, 2004; HU et al, 2005; LÓPEZ-CIMA et al, 2007), adenocarcinoma de esôfago (CASSON et al, 2005; YE et al, 2006; LIU et al, 2007; FERGUSON et al, 2008), adenocarcinoma do pâncreas (MCWILLIAMS et al, 2008), carcinomas de cabeça e pescoço (CARLES et al, 2006; AN et al, 2007) e carcinomas orais de células escamosas (KIETTHUBTHEW et al, 2006; RAMACHANDRAN et al, 2006; SLIWINSKI et al, 2011).
Au, Salama e Sierra-Torres (2003) analisaram a capacidade de reparo de DNA em linfócitos de 80 pacientes que foram irradiados com raios X e ultravioleta. Para tanto, genotiparam polimorfismos em genes de reparo de DNA envolvidos com o reparo de danos por radiação (XRCC1, XRCC3, APE1, XPD). Observou-se que as variantes XRCC1 399Gln e XRCC3 241Met foram associadas com aumento significativo em deleções cromossômicas quando comparados com os alelos homozigotos normais (p=0,021 e p=0,041, respectivamente). As variantes XPD 312Asn e XPD 751Gln estiveram associadas com um aumento em quebras de cromátides também em comparação com o alelo homozigoto normal (p=0,002). Os autores sugerem que os alelos XPD 312Asn e XPD 751Gln exibem deficiências consideráveis em sua função durante o reparo por excisão de nucleotídeo.
Casson et al (2005) afirmam que a ocorrência do alelo XPD Lys751Lys resulta em um reparo inadequado de danos no DNA induzidos por raios-X. Os autores verificaram que o polimorfismo XPD Lys751Gln estava relacionado com um efeito protetor contra a doença de refluxo gastro-esofágico (n=126), esofagite de Barret (n=125) e adenocarcinoma de esôfago (n=56) (p<0,05). Para estes, o fenótipo maligno estava relacionado com um desequilíbrio em polimorfismos em genes de reparo de excisão de nucleotídeos, sendo um aumento de risco com o XPC e uma diminuição com o XPD. Ye et al (2006) sugeriram em seu estudo que esse polimorfismo seria um marcador genético em potencial para avaliar a susceptibilidade para o adenocarcinoma de esôfago, encontrando uma correlação positiva entre o polimorfismo e o
adenocarcinoma de esôfago em uma população escandinava (grupo caso = 303, grupo controle = 472).
Liu et al (2007), por sua vez, observaram um aumento na frequência de adenocarcinoma de esôfago em associação com o XPD Lys751Gln em uma população caucasiana da América do Norte (p=0,048; grupo caso = 183, grupo controle = 336). Ferguson et al (2008) investigaram os polimorfismos hOGG1 Ser326Cys, XRCC1 Arg399Gln e XPD Lys751Gln e não identificaram associação estatisticamente significativa entre estes polimorfismos e o risco para adenocarcinoma de esôfago (n=227), esofagite de Barret (n=224) ou esofagite de refluxo (n=230).
Wlodarczyk e Nowicka (2012) avaliaram a relação entre o polimorfismo XPD Lys751Gln e o dano ao DNA de linfócitos em indivíduos caucasianos saudáveis (86 indivíduos). Observou-se que indivíduos com o alelo XPD 751Gln exibiam mais danos no DNA que aqueles com o alelo XPD Lys751, independente do sexo, idade ou tabagismo (p=0.0001 no grupo de não fumantes, p=0.0068 no grupo de fumantes). Os autores sugerem que os indivíduos com o alelo XPD 751Gln são mais susceptíveis a danos ao DNA. Ainda acrescentam que a análise de polimorfismos genéticos pode predizer a variação interindividual nos níveis de adutos de DNA causada pela exposição aos componentes do tabaco e o risco de desenvolvimento de doenças associadas.
Outros estudos encontraram associação positiva entre o polimorfismo do XPD Lys751Gln e um risco aumentado para o desenvolvimento de carcinomas de cabeça e pescoço. Sliwinski et al (2011) em seu estudo avaliaram a frequência de diversos polimorfismos em carcinomas de cabeça e pescoço. Estes autores observaram uma maior frequência do genótipo heterozigoto do XPD Lys751Gln (58%) e não encontraram diferença na distribuição dos genótipos entre o grupo de pacientes (n=265) e de controles (n=280; pacientes sem histórico de neoplasia maligna ou doença genética) (p=0,724, p=0,863 e p=0,429). Neste estudo, houve uma associação do polimorfismo do XPD com uma maior ocorrência de câncer de cabeça e pescoço apenas quando este foi correlacionado com outros polimorfismos estudados, como OGG1 Ser326Cys e MUTYH Tyr165Cys (p<0,05).
Kumar et al (2012) avaliaram a influência do estilo de vida (consumo de álcool e tabaco) e dos genótipos dos genes XRCC1 (Arg194Trp, Arg280His, Arg399Gln) e XPD (Lys751Gln) e suas associações com o risco para desenvolvimento de carcinoma de células escamosas de cabeça e pescoço (n=278 pacientes e n=278 controles). Observou-se uma associação entre as
variantes Arg194Trp e Arg399Gln do XRCC1 e um efeito protetor contra o câncer (p=0,028); a Arg280His não exibiu resultados significativos (p=0,12). O alelo Gln do XPD, por sua vez, esteve associado a um aumento no risco de desenvolvimento deste câncer, sendo este de 2,7 vezes para indivíduos fumantes, que mascavam tabaco e/ou ingeriam álcool (p=0,001). A análise da interação entre os polimorfismos XPD Lys751Gln e XRCC1 Arg280His revelou um aumento de 6,1 vezes no risco de desenvolvimento de câncer (p=0,028), sugerindo que a interação entre vários genes de reparo de DNA pode modular a susceptibilidade para esta neoplasia. Os autores afirmam que seus resultados indicam um alto grau de interação genética envolvendo genes de reparo de DNA das vias BER e NER, particularmente o XRCC1 e o XPD.