MSH3基因在惡性腫瘤中的研究進展

徐嘉曼 王大維 王 浩 劉曉陽

MSH3 基因由 Valle 等[1]于 1991 年發(fā)現(xiàn)并命名，其產(chǎn)物MSH3 蛋白在細胞核內(nèi)負(fù)責(zé)修復(fù)錯誤的堿基配對及插入/刪除，并可與MSH2 蛋白結(jié)合形成異質(zhì)二聚體MutSβ，進而修復(fù)較長的堿基插入/刪除錯誤，此二聚體還可在基因轉(zhuǎn)換過程中移除非同源DNA 末端。MSH3 表達降低或缺失可導(dǎo)致結(jié)直腸癌及鼻咽癌等惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[2，3]，同時也和舌癌及進展期非小細胞肺癌等惡性腫瘤的治療有關(guān)[4，5]。現(xiàn)就MSH3 基因的結(jié)構(gòu)、功能及其在惡性腫瘤方面的研究作一綜述。

一、MSH3基因的結(jié)構(gòu)

MSH3 基因位于染色體5q11-q13，由24 個外顯子和23 個內(nèi)含子組成，各個外顯子和內(nèi)含子之間由粘粒連接。除內(nèi)含子1 外，所有的內(nèi)含子都小于 20kb，在內(nèi)含子 6 中，常規(guī)的 GT 和 AG 被 AT 和AA 代替[6]。MSH3 基因有五個結(jié)構(gòu)域，結(jié)構(gòu)域Ⅰ和Ⅳ參與DNA 結(jié)合，結(jié)構(gòu)域Ⅱ和Ⅲ負(fù)責(zé)將三磷酸腺苷酶結(jié)合域連接到兩個DNA 結(jié)合域，結(jié)構(gòu)域Ⅴ包含ABC 家族三磷酸腺苷酶，負(fù)責(zé)催化三磷酸腺苷水解釋放能量[7]。MSH3 基因包含兩個主要的編碼片段，分別為含3.5kb 及5.0kb 的堿基，其轉(zhuǎn)錄都是從TATA 啟動子開始，在不同的位點結(jié)束[8]。

二、MSH3基因的功能

MSH3 基因產(chǎn)物為含1137 個氨基酸的錯配修復(fù)蛋白MSH3，該蛋白可以修復(fù)最基本的堿基配對及插入/ 刪除錯誤，還可與另一個錯配修復(fù)蛋白MSH2 形成異質(zhì)二聚體MutSβ，此二聚體負(fù)責(zé)修復(fù)較長的堿基插入/刪除錯誤；也可特異性識別、結(jié)合和移動核苷酸組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且可針對不同類型的DNA 損傷對MSH2 提供特異性調(diào)節(jié)。MutSβ 還可通過不同的途徑移除非同源的DNA 末端，關(guān)于其機制，有研究指出，MutSβ 可通過3’末端識別分支結(jié)構(gòu)，這個分支結(jié)構(gòu)所在的連續(xù)雙鏈DNA 可結(jié)合錯配的或異源雙鏈核酸分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。MutSβ 識別、結(jié)合基因轉(zhuǎn)換的中間產(chǎn)物并將其交給Rad1/Rad10 進行分解（Rad1/Rad10 是一種核酸內(nèi)切酶，可分裂基因尾部），同時穩(wěn)定最初退火后的單鏈，給Rad1/Rad10 提供更多的時間去發(fā)揮作用，最終，MutSβ 和Rad1/Rad10 形成復(fù)合物來提高核苷酸內(nèi)切酶的作用[9]。三核苷酸重復(fù)片段是指以三個不同的堿基為一個單位重復(fù)排列而形成的DNA 序列，在正常情況下表達穩(wěn)定，但當(dāng)三核苷酸重復(fù)片段達到臨界長度，它就會由穩(wěn)定序列轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的、擴增的序列。錯配修復(fù)和堿基刪除修復(fù)協(xié)同使三核苷酸片段保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，其中錯配修復(fù)中MSH3 ATP酶在三核苷酸重復(fù)片段CTG CAG 的擴增過程中至關(guān)重要，且MSH3 ATP 酶結(jié)構(gòu)域發(fā)生突變并不影響MSH3 的錯配修復(fù)功能[10，11]，另外，MutSβ 可識別復(fù)制初期DNA 鏈上CAG 或CTG 重復(fù)片段，并激活Polβ 結(jié)合到該復(fù)合物，利用引物進行延長，使CAG或CTG 重復(fù)片段擴增[12]。

三、MSH3基因與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展

1.MSH3基因與消化系統(tǒng)惡性腫瘤

食管癌及胃癌的研究：在食管癌組織中，MSH3啟動子甲基化的頻率明顯高于正常食管粘膜，且與不吸煙的食管癌患者相比，MSH3 在吸煙的腫瘤患者中啟動子甲基化的頻率更高，提示MSH3 啟動子甲基化和吸煙可能與食管癌的發(fā)生有關(guān)[13]。另有研究表明，食管鱗癌及胃癌中均存在MSH3 突變，且MSH3 有望作為微衛(wèi)星不穩(wěn)定性標(biāo)記物用于胃癌發(fā)生的診斷[14，15]。

大腸癌的研究：MSH3 基因多態(tài)性、鈍化作用及雜合性缺失均與Lynch 綜合癥有關(guān)，MSH3 基因的突變可以增加其他錯配修復(fù)基因突變的外顯率，增加Lynch 綜合癥家族成員患結(jié)直腸癌的風(fēng)險，但單純 MSH3 雜合性缺失并不導(dǎo)致 Lynch 綜合癥[2，16～17]。有研究表明，MSH3 在直腸癌中存在突變[18～21]。ROS基因通過梭桿菌導(dǎo)致的感染持續(xù)擴增使MSH3 蛋白在炎癥作用下從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)導(dǎo)致微衛(wèi)星不穩(wěn)定與結(jié)直腸癌的發(fā)生、轉(zhuǎn)移以及患者不良的預(yù)后有關(guān)[22～26]。

胰腺癌及肝癌的研究：MSH3 在胰腺導(dǎo)管腺癌中表達明顯降低，且在肝癌患者中，MSH3rs26279 AG 和GG 基因型增加了肝癌的發(fā)病風(fēng)險，這表明MSH3 可能與肝癌的發(fā)生有關(guān)[27，28]。

2.MSH3基因與呼吸系統(tǒng)惡性腫瘤

Ni 等在正常鼻咽粘膜中未發(fā)現(xiàn)MSH3 啟動子甲基化，但在一部分原發(fā)鼻咽癌患者中卻發(fā)現(xiàn)了MSH3 啟動子甲基化，在這部分樣本中，MSH3 mRNA 和蛋白的表達水平明顯降低。提示，MSH3 啟動子甲基化與原發(fā)性鼻咽癌的發(fā)生有關(guān)[3]。Xu 等[5]證實MSH3 基因型rs1105524 和晚期非小細胞肺癌患者的生存時間有密切關(guān)系，相比于G/G 基因型，攜帶G/A 和A/A 的MSH3 rs1105524 基因型患者生存時間更短。

3.MSH3基因與生殖系統(tǒng)惡性腫瘤

在乳腺癌患者中，部分患者MLH1 及MSH3 同時缺失，這表明MLH1 和MSH3 均可能參與了乳腺癌的發(fā)生[29]。在卵巢癌中MSH3 一旦失活，其他錯配修復(fù)基因突變的頻率就會明顯增加，提示MSH3 可能與卵巢癌的發(fā)生有關(guān)，但MSH3 的表達和臨床分期及病理分期無明顯相關(guān)性[30，31]。Hirata 等[32]分析了前列腺癌和相應(yīng)正常組織中的MSH3 出現(xiàn)的頻率，發(fā)現(xiàn)相比于正常組織，腫瘤組織中MSH3 Pro222Pro G/A+A/A 基因型及 MSH3 外顯子 23 中和 MSH3 Thr1036Ala 中A/G+G/G 基因型顯著增加，這表明MSH3 基因多態(tài)性可能是前列腺癌發(fā)生的一個危險因素。

四、MSH3基因與惡性腫瘤的治療

研究發(fā)現(xiàn)MSH3 表達的減少或缺失可以增強舌癌對鉑類化療藥的敏感性，其主要機制可能是通過減少DNA 的雙鏈斷裂修復(fù)進而影響腫瘤細胞的凋亡所致[6]。在直腸癌中，MSH3 表達降低也可增加癌細胞對抗癌藥物的敏感性，且在術(shù)后放化療的急性不良反應(yīng)中，MSH3 基因型 rs12513549，rs33013 和rs6151627 與急性不良反應(yīng)中的腹瀉有明顯相關(guān)性[33，34]。攜帶 MSH3 rs26279 的非小細胞肺癌患者對以順鉑為基礎(chǔ)的化療的敏感性增加，且攜帶MSH3 rs1105524 G/A 和A/A 基因型比G/G 基因型的晚期患者的生存時間短，說明MSH3 的多態(tài)性對順鉑化療后的晚期非小細胞肺癌患者的化療反應(yīng)和預(yù)后有一定影響[5]。

五、結(jié)語

綜上所述，MSH3 是一種DNA 錯配修復(fù)基因，其蛋白產(chǎn)物MSH3 蛋白可與MSH2 結(jié)合形成異質(zhì)二聚體MutSβ，修復(fù)大規(guī)模的錯誤的堿基插入和刪除及調(diào)節(jié)三核苷酸重復(fù)片段的動力學(xué)行為。MSH3 基因與結(jié)直腸癌、鼻咽癌及卵巢癌等的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)，與舌癌、非小細胞肺癌等惡性腫瘤的治療密切相關(guān)。通過啟動子甲基化、基因多態(tài)性和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性等方面進一步研究MSH3 和腫瘤的關(guān)系及其具體機制，并探討MSH3 在不同腫瘤發(fā)生、發(fā)展及治療中的作用及其臨床病理意義是我們今后研究的方向。