BRCA1與乳腺癌

羅娟娟

(皖南醫(yī)學(xué)院 安徽蕪湖 241000)

BRCA1( breastcancelsusceptibility gene1，BRCA1)是世界上第一個被發(fā)現(xiàn)的家族性乳腺癌抑癌基因，定位于17q21，在乳腺癌高發(fā)家族中BRCA1的突變率為45%，在乳腺癌和卵巢癌均高發(fā)的家族中突變率為90%。研究BRCA1對乳腺癌早期診斷，臨床分級，輔助化療以及預(yù)后評估具有重要意義。

乳腺癌是最常見的惡性腫瘤之一，Kluk BJ等最新報道，2010年在美國診斷為浸潤性乳腺癌的近207 090例，死亡率僅次于肺癌［1］。近20年來，乳腺腫瘤的發(fā)病率在我國呈明顯上升趨勢，其發(fā)病率已經(jīng)高居女性腫瘤的第1位，嚴(yán)重威脅廣大女性的健康和生命。90年代初人們通過遺傳連鎖分析發(fā)現(xiàn)了第1個家族性乳腺腫瘤易感BRCA1，并成功克隆獲得BRCA1基因的全長序列，從此使BRCA1基因的研究迅速開展起來。目前的研究發(fā)現(xiàn)BRCA1不僅參與DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞凋亡、基因轉(zhuǎn)錄及細(xì)胞周期調(diào)控等多種重要細(xì)胞活動，而且在維持基因組穩(wěn)定性中起重要作用［2－5］。本文就近年來國內(nèi)外關(guān)于BRCA1的系列研究作一綜述。

1 BRCA1基因及編碼蛋白的結(jié)構(gòu)

Hall等［6］發(fā)現(xiàn) BRCA1定位染色體17q21位點，在染色體上的跨度大約為100 kb，編碼區(qū)為55.5 kb，含高達(dá)41.5的Alu重復(fù)序列 ，含24個外顯子，其中22個為編碼蛋白，2個為非編碼的蛋白。其基因產(chǎn)物是1 863個氨基酸所構(gòu)成的磷酸化蛋白質(zhì)，相對分子量約200 000。其蛋白的N末含有一鋅指結(jié)構(gòu)域，該環(huán)指功能域由保守的半胱氨酸和組氨酸殘基組成，介導(dǎo)蛋白與蛋白以及蛋白與DNA的相互作用。C段含有高度保守的兩個BRCT串聯(lián)結(jié)構(gòu)功能域，該功能區(qū)由85～95個氨基酸組成中心部分，是保守的疏水氨基酸。BRCA1的第11外顯子是最大的外顯子，編碼約60%的蛋白質(zhì)，該蛋白中部帶有兩個核定位信號，NLS1(氨基酸5O1 KCKRKRRSO7)和 NIS2(607KKNRI RRK 614)，能與核轉(zhuǎn)運信號受體的a亞單位結(jié)合，發(fā)揮引導(dǎo)BRCA1蛋白進(jìn)入核內(nèi)的作用，從而產(chǎn)生多種重要的生物學(xué)功能。

2 BRCA1的基因表達(dá)與轉(zhuǎn)錄調(diào)控

研究表明BRCA1mRNA的表達(dá)受到嚴(yán)格調(diào)節(jié)，BRCA1mRNA在人乳腺癌上皮和腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)是隨細(xì)胞周期變化而變化的，在G1期的中后期，DNA合成前，BRCA1mRNA，和蛋白的表達(dá)增加，到G1/S的交界處或者S期的早中期達(dá)到高峰。在S或G2期又有所下降，隨著對BRCA1的蛋白表達(dá)在G1/S期轉(zhuǎn)換點達(dá)到最高，磷酸化程度也達(dá)到最高水平。人為將BRCA1C末端(1528－1863aa)與GAL4DNΑ結(jié)合區(qū)融合，可激活GAL4依賴的啟動子轉(zhuǎn)錄，但BRCA1只能非特異性結(jié)合DNA序列，它的轉(zhuǎn)錄活性依賴特異性結(jié)合DNA的轉(zhuǎn)錄因子作為向?qū)В?］。BRCA1與這些轉(zhuǎn)錄因子或轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子互相作用，如P53、c-myc、CtIP、CtBP等，調(diào)節(jié)下游基因的轉(zhuǎn)錄活，基因芯片研究還發(fā)現(xiàn)外源性表達(dá)BRCA1能夠增強(qiáng)或者是抑制某些因子的轉(zhuǎn)錄，如 P21、P27 、ER 等［8，9］。此外，編碼 BRCA1 C末端相關(guān)基因的突變不僅可以廢除C末端與RNA聚合酶的相互作用，還可使C末端轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活性失活，證明BRCA1的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)在腫瘤的發(fā)生過程中起重要的作用［10］。

3 基因突變與DNA損傷

3.1 基因突變 研究發(fā)現(xiàn)BRCA1基因突變女性攜帶者，其在70歲累計患乳腺癌的危險度為85% ～90%，患卵巢癌危險度為63%。作為腫瘤抑止基因，BRCA1可發(fā)生多形式、多位點的基因突變，突變可分布于整個編碼區(qū)域，并沒有明顯的熱點形成，大多數(shù)為缺失、插入或無義突變，生成終止密碼子，使蛋白質(zhì)來不及完成翻譯就被終止，出現(xiàn)截短蛋白［11］。這種形式的基因突變引起乳腺癌發(fā)病的危險度可達(dá)80% ～90%，但仍有34%的BRCA1不會有中斷蛋白的翻譯而僅僅改變肽鏈氨基酸。另外，還有錯義突變、內(nèi)含子、外顯子剪切位點突變以及多態(tài)現(xiàn)象等，文獻(xiàn)報道以外顯子11(48.5%)、2(18.6%)、20(9.2%)、5(8.2%)為多見［12－13］。BRCA1基因在世界各地不同地區(qū)乳腺癌中的突變情況存在差異［14］，Bergman A 等［15］研究瑞典24例家族性乳腺癌－卵巢癌患者中BRCA1突變率為75%。張海添等［16］研究144例乳腺癌標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)20例BRCA1基因堿基改變，總突變率為13.19% ，其中錯義突變率為11.1%。國內(nèi)外對于BRCA1測突變報道外顯率不同可能與遺傳背景、入選標(biāo)準(zhǔn)、地域、種族等有關(guān)。

3.2 DNA損傷修復(fù) DNA損傷后，DNA損傷傳感器首先發(fā)出損傷信號。此后在BRCA1的作用下，多個修復(fù)蛋白組成復(fù)合體，目前發(fā)現(xiàn)較重要的途徑與蛋白復(fù)合體有3個:ATR－TopBP1途徑、BRCA1－RAD 50－MRE11－NSB1聚體、BRCA1－BRCA2－RAD51三聚體。TopBP1(TopoisomeraseⅡβ binding protein1)主要介導(dǎo)是ATR信號途徑，8個BRCT(BRCA1羧基末端)功能域，參與DNA損傷修復(fù)。BRIP1/BACH1編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物能與BRCT重復(fù)序列直接結(jié)合發(fā)生作用，參與BRCA1基因的DNA損傷和修復(fù)過程［17］。當(dāng)BRIP1與BRCA1發(fā)生反應(yīng)所需的氨基酸殘基發(fā)生突變時，BRCA1的DNA雙鏈斷裂修復(fù)功能就會受到干擾。同樣，DNA損傷修復(fù)過程中如果缺少BRCA1，則BRCA2和RAD51就不能形成聚集并進(jìn)行修復(fù)。此外，在沒有BRCA1基因表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞中，射線誘導(dǎo)細(xì)胞DNA損傷BRCA1－RAD50－MR E11－NSB1也不能發(fā)生聚集。BRCA1能夠與一系列DNA修復(fù)蛋白形成BRCA1基因相關(guān)基因組監(jiān)控復(fù)合體，對異常DNA結(jié)構(gòu)和受損 DNA的進(jìn)行識別，此復(fù)合體由RAD50－MRE11－NBS1復(fù)合物以及 MLH1、BLM 、MSH2、ATM、等多種 DNA 修復(fù)因子組成［18］。

4 BRCA1相關(guān)性乳腺癌的病理學(xué)與免疫組化特點

有研究表明，BRCA1突變攜帶者中，三陰性乳腺癌及髓樣癌的發(fā)現(xiàn)比例越來越高［19－21］。且常表現(xiàn)為腫瘤體積大、惡性程度高、腫瘤侵襲性強(qiáng)、ER陰性者居多，易發(fā)生局部復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移［22，23］。同時，也有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)乳腺導(dǎo)管癌的BRCA1突變率低于乳腺浸潤性癌［24］。對于乳腺癌的轉(zhuǎn)移的結(jié)果與BRCA1突變是否存在相關(guān)性，有一定的分歧，KAR研究發(fā)現(xiàn)BRCA1基因突變者的腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率高，而Eisinger、Armes和Robinsin小組沒有發(fā)現(xiàn)上述差異性。國內(nèi)趙時梅等［25］的研究結(jié)果顯示乳腺癌旁正常上皮，輕、高、不典型增生上皮及癌組織中BRCA1表達(dá)呈遞減趨勢，而且隨病變發(fā)展其表達(dá)量呈進(jìn)一步下降趨勢，其亞細(xì)胞定位也從細(xì)胞核向胞漿改變，BRCA1蛋白的表達(dá)與組織學(xué)類型、腫瘤大小無關(guān)，但隨著淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的出現(xiàn)和病理學(xué)分級的增加，BRCA1蛋白的表達(dá)逐漸減少。

5 結(jié)語

BRCA1基因是乳腺癌形成和發(fā)展過程的重要生物學(xué)標(biāo)記，為進(jìn)一步研究乳腺癌的靶基因治療和預(yù)后預(yù)測提供了很好的實驗據(jù)。BRCA1從發(fā)現(xiàn)至今，一直是人們研究乳腺腫瘤的熱點問題，人們對其認(rèn)識已從單純的抑癌基因擴(kuò)展為參與多種功能調(diào)節(jié)、維持基因組穩(wěn)定的重要因子。然而BRCA1能否作為乳腺癌獨立的診斷預(yù)后指標(biāo)及怎樣對基因突變攜帶者進(jìn)行有效的預(yù)防，有待于進(jìn)一步證實和研究。

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