DNA 損傷修復基因甲基化與腫瘤關系的研究進展*

萬秀方，張亞莉

(貴州醫(yī)科大學 醫(yī)學檢驗學院 血液學教研室，貴州 貴陽 550004)

機體細胞內(nèi)DNA 會受到多種因素的影響，導致其化學結(jié)構(gòu)或編碼特性的改變，如電離輻射、化學物質(zhì)、異常代謝產(chǎn)物等都會導致DNA 損傷，這種損傷若不能及時得到修復，就會影響機體正?；顒?，進而誘發(fā)一系列遺傳疾病的產(chǎn)生。正常機體具有完善的DNA 損傷修復機制，修復由各種原因?qū)е碌腄NA 損傷，其主要機制有兩種:一種是損傷恢復(reversal of damage)，即損傷直接被移除，使堿基恢復為原來狀態(tài);另一種是切除修復(excision repair)，是指切除損傷DNA 后，再合成一段新的DNA 來替代損傷DNA，切除修復包括核苷酸切除修復(nucleotide excision repair，NER)、堿基切除修復(base excision repair，BER)、同源重組修復(homo logous recombination，HR)和錯配修復(mismatch repair，MMR)等多條途徑，它們共同構(gòu)成維持遺傳信息穩(wěn)定的保護機制，以保證遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性［1］。

DNA 修復基因表達缺陷在多種疾病，特別是腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，而表觀遺傳是導致基因表達缺陷的機制之一。在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中，表觀遺傳起著重要的作用，DNA 甲基化是哺乳動物基因組最常見DNA 修飾方式，是表觀遺傳的主要形式之一，是指由S-腺苷甲硫氨酸(SAM)提供甲基供體，DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶進行催化，在DNA胞嘧啶的第五位碳原子上加上一個甲基基團(CH3)，最終形成5-甲基胞嘧啶的過程。多種基因的異常甲基化修飾會導致其表達異常，進而參與腫瘤的發(fā)生、侵襲、轉(zhuǎn)移、耐藥等生物學行為［2］。DNA 修復基因啟動子區(qū)發(fā)生異常甲基化會使該基因mRNA 轉(zhuǎn)錄表達下調(diào)，進而使翻譯的修復蛋白減少，最終參與腫瘤的發(fā)生［3］。本文對近期DNA修復基因異常甲基化與腫瘤關系的研究進展予以綜述。

1 DNA 損傷恢復基因甲基化

DNA 損傷導致的腫瘤中，烷化劑所致的DNA損傷是一個重要的因素。O6-甲基鳥嘌呤(O6-mG)是環(huán)境烷化劑(如亞硝胺)等引起的常見DNA 損傷，機體主要依靠O6-甲基鳥嘌呤-DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶(O6-methylguanine-DNAmethyltrans-ferase，MGMT)來修復這種損傷。Li 等［4］分析了有關MGMT 與結(jié)腸直腸癌的關系，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸直腸癌組織中MGMT 甲基化發(fā)生率明顯高于正常組織，但MGMT 基因甲基化與結(jié)腸直腸癌預后無關。Mokarram P1 等［5］對52 例炎癥性腸病患者組織及30 例正常人組織進行MGMT 基因甲基化檢測，結(jié)果顯示炎癥性腸病組織MGMT 基因甲基化率明顯高于正常組織，推測MGMT 基因甲基化可作為炎癥性腸病的早期檢測指標。Asiaf A 等［6］對128 名乳腺癌患者的癌組織及正常的癌旁組織進行甲基化檢測得出，在乳腺癌組織中存在MGMT 基因高甲基化，同時存在MGMT 基因表達沉默，并且MGMT 表達的缺失與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤分級、雌激素受體缺失和孕激素受體缺失有關。

2 堿基切除修復基因甲基化

內(nèi)源性氧化水解作用導致的DNA 堿基損傷多由堿基切除修復途徑進行切除或替換，此種修復途徑是細胞對DNA 中單個堿基損傷的主要修復方式。X 射線交叉互補修復基因1(X-ray repair cross-complementing gene 1，XRCC1)是堿基切除修復途徑中的主要基因。Wang 等［7］對胃癌組織及癌旁正常組織中XRCC1 基因進行甲基化水平檢測，結(jié)果顯示XRCC1 基因啟動子甲基化率在胃癌組織中明顯高于癌旁正常組織，且與胃癌組織中XRCC1 在mRNA 及蛋白水平的表達缺失相一致，說明XRCC1 是一個甲基化敏感的腫瘤相關基因。另外，Niu Y 等［8］的研究得出DNA 損傷修復基因XRCC1 啟動子甲基化與肝癌的易感性有重要關聯(lián)的結(jié)論。方壯偉等［9］在探討原發(fā)性肝癌組織和正常肝臟組織的DNA 損傷修復基因XRCC1 啟動子甲基化狀態(tài)時，發(fā)現(xiàn)肝癌組的XRCC1 啟動子甲基化率遠高于對照組，肝癌組發(fā)生XRCC1 啟動子甲基化的危險程度是對照組的13 倍，XRCC1 啟動子甲基化的個體發(fā)生肝癌的危險程度是非甲基化的10.36 倍，XRCC1 啟動子甲基化可致肝癌患者無進展期生存率和總體生存率降低，所以DNA 損傷修復基因XRCC1 啟動子甲基化在肝癌發(fā)生和發(fā)展的過程中起著重要作用，并對肝癌患者較差的預后具有提示作用。

3 核苷酸切除修復基因甲基化

很多環(huán)境污染物，如苯、砷等可導致基因組DNA 產(chǎn)生較大損傷，這種損傷多由核苷酸切除修復途徑進行修復。受損DNA 的識別、解旋、切除是NER 修復過程中的三個限速步驟，控制核苷酸切除修復進程。切除修復交叉互補基因1(excision repaircross-complementing gene 1，ERCC1)參與了NER 途徑中DNA 解旋和損傷單鏈的切除，是NER途徑中關鍵分子之一。Wang L 和Ota S 等［10－11］的研究結(jié)果顯示，ERCC1 基因異常甲基化引起的表達缺失，預示著發(fā)生小細胞肺癌的風險增加(OR=3.9，P ＜0.05)，并且與肺癌患者的預后相關。朱瑞杰等［12］檢測胃癌組織、相應癌旁組織及正常胃組織中ERCC1 基因甲基化狀態(tài)，得出胃癌組織中ERCC1 基因總甲基化率為76.7%，相應的癌旁組織中該基因的甲基化率為13.3%，而10 例正常胃組織中該基因未發(fā)生甲基化，推測胃癌組織中存在高比例的ERCC1 基因甲基化，但該基因在胃癌中高甲基化是否具有一定的臨床意義還需要進一步的研究。

著色性干皮病D 基因(xeroderma pigmentosum group D，XPD)是編碼進化保守的解旋酶TFIIH 的亞單位，TFIIH 是轉(zhuǎn)錄和NER 修復過程中必不可少的，XPD 毗鄰ERCC1，位于19 號染色體。肖蕓等［13］研究XPD 啟動子區(qū)高甲基化狀態(tài)與燃煤污染型砷中毒發(fā)生、發(fā)展乃至癌變的關系時發(fā)現(xiàn)，燃煤砷污染可致人體XPD 基因啟動子區(qū)高甲基化，其參與了砷中毒的發(fā)生發(fā)展。但Paul S 等［14］對砷暴露人群的指甲、頭發(fā)和血液等標本進行XPD 基因啟動子甲基化的研究結(jié)果顯示，XPD 呈低甲基化狀態(tài)，并進一步通過相關研究得出XPD 低甲基化抑制細胞周期蛋白依賴性激酶活化激酶CAK 復合物的正常功能，進而影響DNA 修復。目前，對XPD 基因在不同疾病中甲基化的狀態(tài)研究較少，結(jié)果也各不相同，仍需更多的研究發(fā)現(xiàn)證實該基因甲基化與相關疾病的關系。

4 錯配修復基因甲基化

在DNA 復制和重組過程中，非同源染色體偶爾會出現(xiàn)DNA 堿基錯配，這種錯配多由錯配修復途徑進行修復。MutL 同源基因1(MutL homolog1，MLH1)是MMR 啟動過程中重要基因之一，在自發(fā)突變率顯著升高細胞中，MLH1 基因表達缺陷［15］。Ramirez 等［16］對臨床口腔鱗狀細胞癌患者及正常人進行MLH1 基因甲基化檢測，得出口腔鱗狀細胞癌病例組MLH1 基因甲基化比例達76%，而在對照組中卻未檢出MLH1 甲基化修飾;并檢測出口腔鱗狀細胞癌早期組甲基化比例增加顯著，故推測該基因甲基化修飾可能是腫瘤發(fā)生過程中一個早期事件。另有研究表明隨著年齡的增加，MLH1 基因甲基化在胃、大腸黏膜上皮細胞中不斷積累升高，增加了胃癌及大腸癌的發(fā)生風險，說明改基因甲基化可能還與衰老密切相關，而具體的調(diào)控機制尚待進一步研究［17］。王彩霞等［18］研究結(jié)果顯示，急性白血病患者hMLH1 甲基化陽性率為55.4%，明顯高于健康志愿者組的6.7%。另外，曾錦榮等［19］MLH1 基因啟動子甲基化和結(jié)腸癌關系的Meta 分析得出，MLH1 基因甲基化和結(jié)腸癌的發(fā)生可能有密切關系，在結(jié)腸癌的診斷中有一定的價值。

5 同源重組修復基因甲基化

同源重組修復是利用細胞內(nèi)的同源染色體對應的DNA 序列作為修復的模板進行DNA 修復的過程。乳腺癌易感基因1(breast cancer 1，BRCA1)是在遺傳性乳腺癌中發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，是該修復過程中的一個主要基因。Qiuyunli 等［20］對49 例乳腺癌組織及非乳腺癌組織進行BRCA1 啟動子甲基化檢測得出乳腺癌組織BRCA1 基因甲基化水平明顯高于非乳腺癌組織。Otani Y 等［21］研究得出正常乳腺上皮細胞BRCA1 基因發(fā)生甲基化可能是乳腺癌預兆。另外，Zhu X 等［22］研究證實BRCA1 啟動子甲基化改變可作為三陰乳腺癌和基底細胞型乳腺癌非常有前途的生物標記物。符德元等［23］在106 例配對的乳腺癌組織研究中，GSTP1、BRCA1和MGMT 基因啟動子區(qū)在甲基化發(fā)生率分別為29.2%、24.5%和18.9%，均明顯高于對應的癌旁組織。BRCA1、GSTP1 和MGMT 基因甲基化狀況與乳腺癌的臨床病理特征具有顯著相關性，同時存在多個基因甲基化預示著乳腺癌具有侵襲性表型，聯(lián)合檢測三者的甲基化狀況可能對乳腺癌預后預測具有重要價值。

6 總結(jié)

多種DNA 修復基因甲基化都與腫瘤有著密切的關聯(lián)，對于具有腫瘤特異性的甲基化修飾，可作為腫瘤的生物學標志物。多種DNA 修復基因甲基化狀態(tài)共同檢測形成甲基化譜，作為臨床疾病的鑒別診斷及輔助診斷具有重要意義。隨著實驗技術發(fā)展及實驗平臺的提升，甲基化的檢測方法也越來越向著高靈敏度、高特異性以及高通量發(fā)展，將具有很高的臨床應用價值。

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