SWI/SNF染色質(zhì)重塑復(fù)合物在乳腺癌中的研究現(xiàn)狀

閆夢麗，吳煥文，梁智勇

乳腺癌的發(fā)病率和病死率均位居女性惡性腫瘤的首位[1]。雖然目前乳腺癌根據(jù)分期特點(diǎn)已有多種治療方式，5年生存率得到了提高，但仍有很多乳腺癌患者因治療方案有限而無法長期生存。因此，繼續(xù)探索乳腺癌中有效的分子標(biāo)志物對臨床治療具有重要意義[2]。近年隨著全基因組測序技術(shù)的發(fā)展，在多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)SWI/SNF復(fù)合物亞基的改變?？紤]SWI/SNF復(fù)合物亞基的改變在多種腫瘤中發(fā)揮功能的復(fù)雜性及普遍性，推測SWI/SNF復(fù)合物功能障礙可能是乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的重要因素之一。因此，本文對近年SWI/SNF復(fù)合物亞基在乳腺癌中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 SWI/SNF復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和功能

基因表達(dá)調(diào)控在真核生物中比在原核生物中復(fù)雜，因為在真核生物中，轉(zhuǎn)錄機(jī)制識別的是染色質(zhì)模板，而非裸露的DNA，因此染色質(zhì)重塑復(fù)合物在這個過程中起至關(guān)重要的作用。染色質(zhì)重塑復(fù)合物通過改變?nèi)旧|(zhì)的可及性，調(diào)控基因功能的關(guān)閉與開放。SWI/SNF復(fù)合物是第一個在酵母中被鑒定的染色質(zhì)重塑復(fù)合物，由11個亞基組成，總相對分子質(zhì)量約為2.0×104。隨后的鑒定揭示SWI/SNF復(fù)合物以ATP依賴的方式調(diào)節(jié)從酵母到人類的基因轉(zhuǎn)錄。人SWI/SNF復(fù)合物包括由BAF250a(ARID1A)或BAF250b(ARID1B)亞基組成的BAF復(fù)合物，以及由BAF180(PBRM1)和BAF200(ARID2)組成的PBAF復(fù)合物。BAF和PBAF復(fù)合物均含有兩種相互排斥的ATP酶亞基的一種，即BRG1(由SMARCA4編碼)或BRM(由SMARCA2編碼)。所有SWI/SNF復(fù)合物均含有核心亞基BAF155(SMARCC1編碼)、BAF170(SMARCC2編碼)和BAF47(SMARCB1編碼)。除外，更多的附屬亞基參與SWI/SNF復(fù)合物的組成，這使得SWI/SNF復(fù)合物在細(xì)胞環(huán)境中高度可變。

哺乳動物SWI/SNF染色質(zhì)重塑復(fù)合物涉及一系列重要的生物學(xué)過程，如發(fā)育、組織分化、轉(zhuǎn)錄、復(fù)制、修復(fù)、重組和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變。然而，在腫瘤中對其研究最廣泛的作用是通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄控制基因的表達(dá)。1998年Versteege等[3]首次明確了哺乳動物的SWI/SNF復(fù)合物與腫瘤之間的聯(lián)系，該研究確認(rèn)INI1/hSNF5/BAF47亞基的缺失可導(dǎo)致兒童橫紋肌樣瘤的發(fā)生。隨后，多基因組測序技術(shù)進(jìn)一步證實(shí)該復(fù)合物亞基在腫瘤中的重要作用，約20%的人類腫瘤中均存在SWI/SNF復(fù)合物相關(guān)亞基的異常，且其亞基平均突變率位居所有基因突變的第2位[4]?，F(xiàn)將相關(guān)亞基在乳腺癌中的具體研究進(jìn)展介紹如下。

1.1 ATP酶亞基BRG1和BRM是兩種高度相關(guān)但相互排斥的ATP酶亞基，是哺乳動物SWI/SNF復(fù)合物的催化亞基，具有同源性及高度相似性。

1.1.1BRG1 在乳腺癌中，最初的證據(jù)表明BRG1可能是一種腫瘤抑制蛋白，經(jīng)胚胎干細(xì)胞同源重組失活BRG1基因后會導(dǎo)致純合子小鼠胚胎致死，BRG1+/-單倍體功能不全的雜合子小鼠表現(xiàn)為乳腺癌易感性[5-6]。機(jī)制上尚有證據(jù)表明，在乳腺癌相關(guān)細(xì)胞系中，BRG1與多種細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白，包括Rb、p53、BRCA1等之間存在相互作用，特定亞基功能的缺失會導(dǎo)致細(xì)胞周期缺陷，從而促進(jìn)乳腺癌的形成[7]。然而，隨后的很多研究支持BRG1在乳腺癌中具有促癌作用。BRG1在大多數(shù)原發(fā)性乳腺癌中過表達(dá)，與腫瘤的受體狀態(tài)無關(guān)。重要的是，BRG1高表達(dá)與患者較差的生存期顯著相關(guān)，BRG1高表達(dá)是乳腺癌轉(zhuǎn)移高?；颊叩念A(yù)測指標(biāo)[8]。機(jī)制上，干擾乳腺癌細(xì)胞系中BRG1基因表達(dá)后導(dǎo)致細(xì)胞的增殖和遷移能力下降了65%以上，體內(nèi)異種移植腫瘤的形成也明顯減少[9]。Wu等[9]利用CRISPR/CAS9技術(shù)完全敲除BRG1后腫瘤細(xì)胞發(fā)生死亡，實(shí)驗再次證實(shí)了BRG1對乳腺癌細(xì)胞生存的必要性。除外，亦有證據(jù)證明BRG1促進(jìn)三陰型乳腺癌細(xì)胞增殖及耐藥的機(jī)制，包括促進(jìn)脂質(zhì)合成[10]、激活癌蛋白MUC的轉(zhuǎn)錄[11]及誘導(dǎo)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)[12]。

1.1.2BRM BRM位于9號染色體。BRM和BRG1在蛋白水平上有75%的序列相似性且在體外染色質(zhì)重構(gòu)實(shí)驗中表現(xiàn)相似。與BRG1相反，BRM缺陷的小鼠發(fā)育正常。研究發(fā)現(xiàn)10%～20%的實(shí)體性腫瘤發(fā)生BRM的異常，包括肺癌[13]、腎癌[14]和晚期腺樣囊性癌[15]等。BRM在乳腺癌中的作用尚存在爭議。Glaros等[16]的實(shí)驗結(jié)果顯示約15%的原發(fā)性乳腺癌患者缺乏BRM蛋白的表達(dá)。Yang等[17]報道，與惡性程度較低的MCF-7細(xì)胞系相比，三陰型乳腺癌細(xì)胞系MDA-231中BRM的蛋白表達(dá)水平降低。同時，BRM在高級別乳腺癌組織中的表達(dá)含量亦明顯低于低級別乳腺癌組織。該研究還發(fā)現(xiàn)敲除BRM基因可以明顯促進(jìn)TGF-β誘導(dǎo)的MCF-7細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。機(jī)制上BRM下調(diào)導(dǎo)致了細(xì)胞緊密連接蛋白Claudins的丟失，由此推測BRM可能存在抑癌基因的作用。然而，Wu等[9]發(fā)現(xiàn)敲除BRM基因后，三陰型乳腺癌細(xì)胞系S期細(xì)胞數(shù)量減少，細(xì)胞周期延長，體內(nèi)成瘤和體外細(xì)胞的增殖均受到了抑制，提示BRM在腫瘤生長過程中扮演積極作用。目前關(guān)于BRM與乳腺癌的研究較少，相關(guān)結(jié)論仍需進(jìn)一步探討。

1.2 核心亞基核心亞基BAF47、BAF155和BAF170(也稱為SNF5/INI1/SMARCB1、SMARCC1和SMARCC2)是根據(jù)它們在體外恢復(fù)高效核小體重構(gòu)的能力來定義的[18]。在乳腺癌中關(guān)于核心亞基的研究較少。

1.2.1SMARCB1 SMARCB1也稱為hSNF5和INI1，位于染色體位置22q.11.2，在兒童惡性橫紋肌樣肉瘤中，被認(rèn)為是一種真正的抑癌基因[3]。文獻(xiàn)已證實(shí)SMARCB1編碼的SWI/SNF染色質(zhì)重構(gòu)SNF5亞基可以與癌蛋白轉(zhuǎn)錄因子MYC相互作用，SNF5可以抑制MYC的DNA結(jié)合能力，阻礙MYC在細(xì)胞內(nèi)對靶基因的識別[19]。雖然在乳腺癌中SMARCB1的作用尚無明確的報道，但Mimori等[20]在122例乳腺癌組織中觀察到2例第152位密碼子和7例第位299密碼子的核苷酸變化。早期研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)SMARCB1的146～181位氨基酸被去除時會降低cMYC的轉(zhuǎn)錄水平[21]。第152位密碼子剛好位于氨基酸146～181位中，對應(yīng)的核苷酸序列剛好是cMYC的結(jié)合位點(diǎn)，因此該多態(tài)性變化會改變它們的結(jié)合親和力并影響cMYC的轉(zhuǎn)錄活性。一旦cMYC-SMARCB1相互作用或cMYC介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活受損，染色質(zhì)重塑系統(tǒng)便會受到擾亂，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。值得一提的是，在眾多實(shí)體瘤的檢測中，大家僅在乳腺癌中觀察到了這個核苷酸多態(tài)性現(xiàn)象。此外，據(jù)報道SWI/SNF核心成員SMARCB1表達(dá)降低的三陰型乳腺癌患者對含阿霉素的化療方案的反應(yīng)性降低。由此推斷SMARCB1可能在乳腺癌發(fā)生、進(jìn)展中起抑制因子的作用。

1.2.2SMARCC1 核心亞基SMARCC1編碼蛋白BAF155。BAF155可能根據(jù)腫瘤類型作為特異性的抑癌基因或致癌基因。BAF155最初被認(rèn)為是一種腫瘤抑制因子，其駐留在染色體3p21.31上，該區(qū)域經(jīng)常在肺癌和其他腺癌中缺失。Andersen等[22]發(fā)現(xiàn)BAF155在前列腺癌和結(jié)腸癌中顯著表達(dá)，且BAF155表達(dá)水平升高與結(jié)腸癌的不良預(yù)后和復(fù)發(fā)相關(guān)，被認(rèn)為具有促癌作用。Wang等[23]的研究結(jié)果顯示，乳腺癌組織中BAF155(me-BAF155)的甲基化表達(dá)水平高于正常乳腺組織。此外，較高的me-BAF155表達(dá)水平與較高的臨床分期和較差的生存率相關(guān)。重要的是，敲除MDA-MB-231細(xì)胞中的BAF155會導(dǎo)致細(xì)胞增殖和遷移受損，且這種現(xiàn)象可以通過野生型BAF155的重新表達(dá)而得到逆轉(zhuǎn)。機(jī)制上，CARM1介導(dǎo)BAF155在R1064位點(diǎn)的甲基化導(dǎo)致了BAF155表達(dá)水平的升高，從而促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移途徑的激活。對甲基化修飾的BAF155WT優(yōu)先結(jié)合的基因進(jìn)行聚類分析顯示，減數(shù)分裂和cMYC途徑是兩個最顯著的富集途徑。以上結(jié)果提示BAF155可能作為乳腺癌一種新型的獨(dú)立預(yù)后生物學(xué)標(biāo)志物。

1.3 附屬亞基

1.3.1ARID1A ARID1A是BAF復(fù)合物的重要組成部分。截至目前文獻(xiàn)報道多種癌癥類型中存在ARID1A體細(xì)胞突變導(dǎo)致的蛋白表達(dá)丟失，包括乳腺癌[24]。與正常組織相比，ARID1A在乳腺癌組織中的表達(dá)下調(diào)。ARID1A RNA或蛋白的下調(diào)與乳腺癌更強(qiáng)的侵襲性和患者較短的無瘤生存期顯著相關(guān)[25-26]。沉默ARID1A會顯著增加乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和耐藥性[26]。機(jī)制上，ARID1A主要作為轉(zhuǎn)錄抑制因子，其丟失會顯著改變組蛋白修飾和轉(zhuǎn)錄組。ARID1A通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)對轉(zhuǎn)錄因子CEBPα的可及性來抑制長鏈非編碼RNA UCA1的表達(dá)，進(jìn)而抑制細(xì)胞的增殖和遷移[27]。Takao等[26]研究發(fā)現(xiàn)下調(diào)乳腺癌中的ARID1A水平會顯著上調(diào)RAB11家族相互作用蛋白1(RAB11FIP1)的mRNA。RAB11FIP1是一種Rab-偶聯(lián)蛋白，可促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展。除外，ARID1A可用于預(yù)測接受紫杉醇化療的乳腺癌患者的預(yù)后，ARID1A低表達(dá)的細(xì)胞對紫杉醇化療的反應(yīng)較差。已知p38MAPK信號通路可以誘導(dǎo)細(xì)胞的活化、增殖和凋亡，與腫瘤治療中的耐藥性密切相關(guān)。而Lin等[25]的實(shí)驗結(jié)果顯示，在三陰型乳腺癌中，ARID1A的表達(dá)水平與p38MAPK蛋白表達(dá)水平呈正相關(guān)，并受p38MAPK相關(guān)通路的高度調(diào)控。

1.3.2ARID1B ARID1B和ARID1A具有60%的氨基酸序列相似性，兩者在BAF復(fù)合體中相互排斥。事實(shí)上，ARID1B在腫瘤發(fā)生中的確切作用仍不清楚。Shao等[28]采用免疫組化法對156例乳腺浸潤性導(dǎo)管癌組織中的ARID1B蛋白表達(dá)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)ARID1B在三陰型乳腺癌中的表達(dá)水平明顯高于其它亞型。ARID1B蛋白高表達(dá)與較高的組織學(xué)分級、核多形性和較大的腫瘤直徑顯著相關(guān)，且ARID1B高表達(dá)的乳腺癌患者5年無瘤生存率明顯下降。值得一提的是，體外實(shí)驗結(jié)果亦表明，在三陰型乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞系中干擾ARID1B基因的表達(dá)后細(xì)胞增殖速度明顯減弱。由此推測ARID1B可能是促進(jìn)乳腺癌發(fā)展的重要因素。

1.3.3PBRM1 PBRM1位于染色體3p21，編碼BRG1相關(guān)因子180蛋白，即BAF180。PBRM1在腎癌中突變較普遍。在乳腺癌中PBRM1表達(dá)水平明顯低于癌旁正常組織。PBRM1低表達(dá)與較高的臨床分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，且提示患者預(yù)后不良[29]。機(jī)制上Xia等[30]的研究結(jié)果證實(shí)PBRM1通過與p21啟動子結(jié)合，調(diào)節(jié)p21轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而抑制乳腺癌細(xì)胞生長。以上研究均支持PBRM1是乳腺癌的腫瘤抑制因子。

2 展望

SWI/SNF染色質(zhì)重塑復(fù)合物的基本生化功能是改變組蛋白與DNA的接觸，進(jìn)而改變核小體的結(jié)構(gòu)或位置。由于構(gòu)成的多樣性，其異常對癌癥造成的影響往往更為復(fù)雜。本文全面綜述了已有文獻(xiàn)對乳腺癌中異常SWI/SNF亞基的報道，發(fā)現(xiàn)多個亞基與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展及臨床預(yù)后關(guān)系密切。在乳腺癌中，亞基SMARCB1、ARID1A和PBRM1偏向于腫瘤抑制因子的作用，而SMARCA4、me-BAF155和ARID1B則更偏向于促癌基因的作用。但若想將它們作為真正的預(yù)測靶標(biāo)或臨床治療靶點(diǎn)，仍需進(jìn)行深入分析。