微卫星不稳定性的生物学意义
结直肠癌中微卫星不稳定状态可预测免疫治疗效果
结直肠癌中微卫星不稳定状态可预测免疫治疗效果微卫星 (Microsatellite) 是遍布于人类基因组中的短串联重复序列, 有单核苷酸、双核苷酸或高位核苷酸的重复，重复次数10-50 次。
与正常细胞相比，肿瘤细胞内的微卫星由于重复单位的插入或缺失而导致微卫星长度的改变，就叫做微卫星不稳定性（MSI）。
据文献报道，大约 15% 的结直肠癌中存在 MSI-H 现象，MSI-H 与MSS的发病机制、预后和对药物的敏感性均不同。
临床上已将MSI 作为结直肠癌及其他实体瘤预后和制定辅助治疗方案的重要分子标志物。
正常情况下，当机体出现DNA复制错误时，错配修复蛋白会识别并清除错配碱基。
当肿瘤细胞中存在MMR 基因缺失（Mis-Match Repair deficiency， dMMR）时，肿瘤细胞就会失去对 DNA 复制中产生的错误的修复能力，会导致整个基因组不稳定和微卫星不稳定。
而当错配DNA无法被修复时，体内会出现很多蛋白质变异，进而被人体免疫调控细胞识别。
如果免疫功能正常，会将已经变异的细胞清除掉；当免疫功能下降、免疫监控能力受到损害时，就会产生肿瘤。
研究表明，肿瘤细胞携带的突变越多，能被患者自身免疫系统特异性识别的新生抗原就越多，自身免疫系统特异性杀伤肿瘤细胞的概率就越大。
但往往免疫系统没有攻击肿瘤细胞的原因在于肿瘤细胞通过 PD-1/PD-L1 这条信号通路抑制了T细胞的杀伤作用。
未致敏的T细胞激活需要双信号系统调控：第一信号具有抗原特异性，第二信号不具有抗原特异性。
T细胞首先通过TCR（T细胞抗原受体）识别MHC-抗原肽获得抗原识别第一信号，再由共刺激分子提供的协同刺激信号-第二信号，T细胞才能被激活。
第二信号可有多方面来源，主要来自专职APC（抗原递呈细胞）表面的B7分子（配体）和T细胞上的CD28分子（受体）的结合。
专职APC可组成性地提供第一信号和第二信号，因此可以有效地激活未致敏的T细胞。
深度解析：关于MSI（微卫星不稳定性）
深度解析：关于MSI（微卫星不稳定性）图1 MSI在肿瘤细胞中序列长度发⽣改变根据造成结直肠癌MSI分⼦机制的不同可分为两类：）：常由MLH1启动⼦区域⾼DNA甲基化造成MMR功1. 偶发性MSI结直肠癌（sporadicCRC）：能缺陷引起MSI。
偶发性MSI结直肠癌约占所有结肠癌患者的12%，易发⽣在⽆明显家族遗传史的⽼龄化个体中，MMR缺陷直接发⽣在结直肠癌体细胞中；）：⼜称Lynch综合症，占所有结直肠癌患者的2%-2. 遗传⾮息⾁病性结直肠癌（HNPCC）：5%，家族遗传性疾病，由于⽣殖细胞中携带有MMR基因突变，因⽽MMR功能易缺陷导致MSI结直肠癌出现。
常见Lynch综合症患者中MMR基因突变位点易发⽣在四个相关基因中：MLH1，MSH2，MSH6，PMS2。
根据结直肠癌中MSI被检测出的频率可以将其分为三类（图2）：MSS，⽆明显的MSI出现；MSI-L，MSI出现频率低，⼀般低于30%；MSI-H，MSI出现频率低，⼀般⾼于30%。
图2 美国NCI机构制定的MSI检测分类标准⼀、MSI常⽤检测⽅法：MSI常由MMR基因突变及功能缺失导致。
因此，在检测癌细胞中MSI时，既可以直接检测MSI序列变化，也可以通过检测MMR基因缺失来确定是否发⽣MSI。
两种检测⼀致性很好，MSI检测发现的结直肠癌中近93%也适⽤于MMR基因缺陷检测。
不同的是技术⼿段，MMR基因缺陷检测常依赖于免疫组化（蛋⽩⽔平），⽽MSI检测⼀般依赖于分⼦⼿段，PCR检测(DNA⽔平)（图3）。
图3 MMR免疫组化检测与MSI分⼦检测结果免疫组化检测的优势是可以直接鉴定出导致MSI发⽣的MMR缺陷基因，但是，约5%-11%的MSI发⽣并不会出现MMR蛋⽩的缺陷。
某些MMR蛋⽩错义突变，会损失MMR功能，但能被抗体检测识别，因此这是分⼦检测的优势，⽬前常⽤的检测MSI的⽅法是分⼦检测结合免疫组化检测。
⼆、MSI检测——NCCN指南解读1、MSI检测应在所有结直肠癌史的病⼈中进⾏针对结直肠癌患者的MSI检测准确度⾼图4 MSI分⼦检测结直肠癌常⽤marker⽬前，近15%的偶发结直肠癌及Lynch综合症结直肠癌患者含有MSI特征，通过MSI分⼦检测可以精准的检测结直肠癌中的MSI，尤以对MSI-H患者的检测，近100%准确度。
微卫星不稳定性
遗传物质的突变是导致人类许多疾病(包括肿 瘤)的主要原因,而引起遗传物质突变的直接诱
因是不同类型的DNA损伤。其中多种原因造成 的DNA双链分子的碱基错配是导致突变的主要 DNA损伤类型之一。大量研究表明,从细菌、 酵母到人体细胞都存在一种能修复DNA碱基错 配的安全保障体系,这种保障体系是由一系列 特异性修复DNA碱基错配的酶分子组成,被称 为DNA错配修复系统(DNA mismatch repair system,MMR)。人体细胞中由于MMR系统的存 在,可保持遗传物质的完整性和稳定性,避免遗 传物质突变的产生,保证DNA复制的高保真度。
存在的问题：通过对人体多种肿瘤MSI的检测,目前已初步对体细胞 中MMR系统的功能以及MMR缺陷与肿瘤发生的相应关系有所认识,但 此仅仅是深入研究的开始而已,因为(1)人类MMR基因不仅具有识别和 修复DNA复制过程中出现的DNA错配的功能,有实验报道,该组基因还 以某种方式参与细胞对增殖的调控,其确切机理及调节方式有待进一 步研究。(2)大肠杆菌MutHLS系统中的MMR基因仅占大肠杆菌基因 组中突变控制位点(murator loci)的一半。除MMR基因外,其余占半数 的突变控制位点的基因组成了大肠杆菌细胞中的对突变产生具有明 显抑制作用的体系。由于细菌与人体细胞在MMR系统上表现出极大 的相似性,因而推测人体细胞除MMR系统外,也应含有类似于大肠杆 菌的其它突变抑制系统,该突变抑制系统也应该在维持人基因组稳定 性上发挥重要作用,其功能失活也参与了肿瘤的形成。目前,对人体细 胞中可能存在的此系统还不了解。(3)已有研究发现在hMSH2基因启 动子区域含有一个p53蛋白质的识别位点,据此推论, hMSH2基因可能 是受p53基因调控的一种靶基因,其正常功能在某种程度上依赖于p53 基因的调节。因而某些肿瘤组织中MMR缺陷并非由于MMR基因突变 所致,可能与MMR基因的调节基因变异有关。
微卫星不稳定性的检测和意义
微卫星不稳定性的检测和意义秦皇岛第四医院病理科康文喜岳秀杰杨崔航1981年Miesfeld从人类基因文库中发现一段长约2-10个核苷酸片段，他将这一小段核苷酸片段命名为“微卫星”(microsatellite,MS)。
人体在正常状态下，微卫星的长度和排序保持不变，并且稳定遗传。
但在某些因素作用下，微卫星的 DNA在复制过程中由于滑动等因素，导致双链分子的碱基发生错配、插入或缺失，引起微卫星的结构发生改变，这种结构上发生改变的微卫星就叫做微卫星不稳定性(microsatellite instability,MSI)。
近年来的研究表明，微卫星不稳定性尤其是高度微卫星不稳定性与许多肿瘤的发生和发展关系密切。
研究认为微卫星不稳定性在肿瘤的发生、发展中发挥重要作用，是肿瘤形成又一机制。
在正常人体细胞内，微卫星的分子结构保持稳定不变，其原因是在人体细胞内有一种能够修复微卫星的安全保障体系，这种安全保障体系是由一系列特异性修复微卫星碱基错配的酶分子组成，叫做微卫星错配修复系统(mismatch repair system,MMR)。
人体细胞中由于错配修复系统系统的存在，才能避免遗传物质发生改变，保证DNA复制的高保真度。
微卫星突变后会使正常细胞向恶性肿瘤细胞转化，最终发生恶性肿瘤。
进一步的研究表明，很多肿瘤的发生如肺癌、食道癌、膀胱癌、胃癌、甲状腺癌……等均与微卫星不稳定性密切相关。
在对多种癌组织进行微卫星不稳定性检测后发现，其微卫星不稳定性的突变率明显增高。
在遗传性非息肉性结直肠癌（HNPCC）中微卫星不稳定性的突变率可高达70-90%，散发性大肠癌微卫星不稳定性的突变率也高达28.85%。
因此，微卫星不稳定性的检测已经成为筛选恶性肿瘤的重要诊断指标。
目前临床上微卫星不稳定性的检测主要利用免疫组化或多聚酶链反应方法，检测项目有MLH1、MSH2、MSH6和PMS2。
微卫星不稳定性检测的意义：1、判断预后：目前大量证据表明，错配修复基因缺失/高度微卫星不稳定性是Ⅰ期结直肠癌患者预后良好的一个标志物。
3p微卫星不稳定性检测在肺癌早期诊断中的意义
【 ｂｔ ｃ】 Ｏ ｊｃｖ Ｔ ｖｓｇｔ ｔ ｌｉ ｌ ｉ ｉ ａｃ ｏ ｍｃ ｓｔｌｅ ｎ ａｉ ｙ（ Ｓ）ｏ ｈ － Ａ ｓ ａｔ ｒ ｂｅ ｉ ｔ ｅ ｏ ｎｅ ｉ ｅ ｈ ｃｎ ａｓ ｎ ｃｎｅ ｆ ｉ ｏ ｅｉ ｓ ｂｉ Ｍ Ｉ ｎｃｒ ｉ ｔａ ｅ ｉ ｃ ｇ ｆ ｉ ｒａｌ ｉｔ ｌ ｔ ｔ ｏ
０ Ｏ ．Ｔ ｅ ｒ ｔ Ｉ ｎ ｃ ｒ ｍｏ ｏ ｐ ｗａ ｉｎ ｆ ａ ｔ ｉｈ ｒｉ ｎ ａ ｃ ｒｇ ｏ ｐ ｔ ａ ｎ ｎ ｒ ｌ ｕ ｇ ｔ ｓ ｅ ．１ ｈ ａｉ ｏ ＭＳ ｈ ｏ ｓ ｍｅ３ ｓ ｓｇ ｉ ｃ ｌ ｈ ｇ ｅ ｌ ｇ ｃ ｎ ｅ ｕ ｈ ｎ ｉ ｏ ｍａ ｌ ｉ ｕ ｏｆ ｏ ｉｎ ｙ ｎ ｕ ｒ ｎ ｓ
ｍｏ ｏ ｐ ｉ ｈ ｉｇ ｏ ｉ ｏ ａ ｌ ｕ ｇ ｃ ｎ ｅ ． ｅｈ ｄｓ Ｉ ｕ ｇ ｃ ｎ ｅ ｒ ｕ ，ｐ ｅ ａ ｃ ｒ ｕ ｅ ｉｎ ｇｏ ｐ ａ ｄ ｓ ｍｅ ３ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｓｓ ｆ ｅ ｒ ｌ ｎ ａ ｃ ｒ Ｍ ｔ ｏ ｎ ｌ ｎ ａ ｃ ｒｇ ｏ ｐ ｒ ｃ ｎ ｅ ｏ ｓ ｌｓｏ ｒ ｕ ｙ ｎ
卫 星不 稳 定 性 （ ｉｒｓｔｌｉ ｓ ｂｌｙ Ｍ ｅｏａｅ ｔ ｉ ｔ ｉｔ，ＭＳ ）即 微 ｌｅ ｎ ａ ｉ Ｉ
Ｍ ｉ ｒ ｓ ｔｌ ｔ ｎ ｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｐ ｉ ｈｅ ｄ ａ ｎ ｓｓ ｏ ａ ｌ ｕ ｇ ｃ ｎ ｅ ． Ｉ ｕ—ｑ ｎ ｃ ｏ ａ ｅ ｉｅｉ ｓ ａ ｉ ｔ ｎ ３ ｔ ｉｇ ｏ ｉ ｆｅ ｒｙ ｌ ｎ ａ ｃ ｒ Ｌ ＡＯ Ｘｉ ｌ ｉ ｎ ｉ ｇ，Ｙ Ｓ ｉ ａ ｇ， Ｕ ｈ —ｃ ｎ ＷＡＮＧ
ｈｇｅ ｒｃｎｅｏ ｓ ｅｉ ｏｐｔａ ａ ｉ ｌ ｇｃｎｅ ｒ ｐ（ ０ ０ ）ａｄｎ ｒ ａ ｌｎ ｓ ｅｇ ｕ （ ｉ ｒｎｐｅａ ｃｒ ｓ ｎｇ ｕ ｎｔ ｔｎ ｕ ａｃｒ ｏ ｈ ｉ ｕｌ ｏ ｒ ｈ ｈ ｎ ｇ ｕ Ｐ＜ ．５ ｎ ｏｍ ｌ ｕ ｇｔｓ ｒ ｐ Ｐ＜ ｉｕ ｏ
微卫星不稳定性在胃癌发生中的作用(1).
微卫星不稳定性在胃癌发生中的作用(1)胃癌是常见的恶性肿瘤，其发病机制较为复杂，涉及一系列遗传学改变，包括癌基因的激活及抑癌基因的失活。
近年来对微卫星不稳定性的研究为胃癌发生的分子学研究开辟了新途径。
研究表明，微卫星不稳定性可能是胃癌发生过程中一个新发现的重机制。
胃癌是最常见的消化道恶性肿瘤，其发病机制较为复杂，涉及一系列遗传学改变，包括癌基因的激活及抑癌基因的失活。
近年来的研究发现，微卫星不稳定性（microsatellite instability,MSI）在胃癌的发生中起着十分重的作用。
1微卫星不稳定性及其检测方法微卫星体是由2～6个核苷酸，其中包括胞嘧啶-腺嘌呤（cytosine-adenine, cA）二核苷酸组成的，具有高度多态性的简单串联式的DNA重复序列。
广泛存在于人类基因组中，约有50000至100 000个，呈稳定性遗传，具有低遗传突变率的特点[1]。
当一些癌症病人DNA复制时，这些核苷酸片段在微卫星位点上插入或缺失，导致重复单位长度的变化。
MSI即指由于复制错误引起的重复单位长度的变化，故又称复制错误（replication errors, RER）阳性表现。
近来分子细胞生物学的研究表明，基因的不稳定性是人类癌症多步骤发生过程中最重的环节，被认为能增加正常突变速率及导致癌基因及抑癌基因的突变[1]。
事实上，MSI是遗传性非息肉性结直肠癌（Hereditary nonpolysis colorectal cancer, HNPCC）的特点，并由于四种DNA错配修复基因（mismatch repair gene）如hMSH2、hMLH1、hPMS1、hPMS2突变所致[2]。
MSI 阳性求至少一个位点有基因不稳定性表现，而RER阳性目前尚无公认的标准。
Laura等[3]将RER阳性定义为至少两个位点具有MSI表现，Nuno等[4]将RER 阳性定义为至少一个位点具有MSI表现。
微卫星不稳定性的检测和意义 (2)
微卫星不稳定性的检测和意义秦皇岛第四医院病理科康文喜岳秀杰杨崔航1981年Miesfeld从人类基因文库中发现一段长约2-10个核苷酸片段，他将这一小段核苷酸片段命名为“微卫星”(microsatellite,MS)。
人体在正常状态下，微卫星的长度和排序保持不变，并且稳定遗传。
但在某些因素作用下，微卫星的 DNA在复制过程中由于滑动等因素，导致双链分子的碱基发生错配、插入或缺失，引起微卫星的结构发生改变，这种结构上发生改变的微卫星就叫做微卫星不稳定性(microsatellite instability,MSI)。
近年来的研究表明，微卫星不稳定性尤其是高度微卫星不稳定性与许多肿瘤的发生和发展关系密切。
研究认为微卫星不稳定性在肿瘤的发生、发展中发挥重要作用，是肿瘤形成又一机制。
在正常人体细胞内，微卫星的分子结构保持稳定不变，其原因是在人体细胞内有一种能够修复微卫星的安全保障体系，这种安全保障体系是由一系列特异性修复微卫星碱基错配的酶分子组成，叫做微卫星错配修复系统(mismatch repair system,MMR)。
人体细胞中由于错配修复系统系统的存在，才能避免遗传物质发生改变，保证DNA复制的高保真度。
微卫星突变后会使正常细胞向恶性肿瘤细胞转化，最终发生恶性肿瘤。
进一步的研究表明，很多肿瘤的发生如肺癌、食道癌、膀胱癌、胃癌、甲状腺癌……等均与微卫星不稳定性密切相关。
在对多种癌组织进行微卫星不稳定性检测后发现，其微卫星不稳定性的突变率明显增高。
在遗传性非息肉性结直肠癌（HNPCC）中微卫星不稳定性的突变率可高达70-90%，散发性大肠癌微卫星不稳定性的突变率也高达28.85%。
因此，微卫星不稳定性的检测已经成为筛选恶性肿瘤的重要诊断指标。
目前临床上微卫星不稳定性的检测主要利用免疫组化或多聚酶链反应方法，检测项目有MLH1、MSH2、MSH6和PMS2。
微卫星不稳定性检测的意义：1、判断预后：目前大量证据表明，错配修复基因缺失/高度微卫星不稳定性是Ⅰ期结直肠癌患者预后良好的一个标志物。
微卫星不稳定：这个肿瘤指标你绝对不能忽视
微卫星不稳定：这个肿瘤指标你绝对不能忽视“很多结直肠癌（colorectal cancer, CRC）患者需要做 MSI/MMR 检测来选择后续治疗。
2017 年，FDA 批准 K 药用于「MSI-H/dMMR」实体瘤治疗，K 药也成为首个「不看部位看 marker」的抗肿瘤免疫药物。
我们就来了解一下什么是MSI/MMR，以及哪些患者应该接受检测。
”MSI/MMR 简介MMR 的中文名叫做「错配修复」（mismatch repair），系统成员包括 MLH1，MSH2，MSH6 和 PMS2 等蛋白。
DNA 复制过程中偶尔会出现小 DNA 错配错误，可以被这些蛋白识别后剪切，并合成新链进行修复。
整个基因组有超过100000 个被叫作「微卫星」的短串联重复序列区域，复制过程中易于滑动出现错误，因此非常依赖于MMR 系统修复。
上面4 个蛋白出现异常时，引起MMR 缺陷（deficient MMR, dMMR），不能发现和修改微卫星复制错误而造成弥漫的微卫星不稳定（microsatellite instability, MSI）。
虽然大部分微卫星位于非编码区，但是错置的突变会导致移码突变，引起肿瘤相关基因出现异常，进而诱导癌症发生。
高度 MSI（MSI-H）在大约 15% 的 CRC 中起决定作用，此外，MSI-H 也可导致子宫内膜癌，卵巢癌，胃癌等其他肿瘤。
dMMR 常见于两种情况：一种是 MMR 基因的胚系突变，这种情况叫做林奇综合征（Lynch Syndrome），常在一个家族中恶性肿瘤遗传性聚集发生[1]；更常见的则是MMR 基因表观修饰失活引起的散发病例，通常伴有CpG 岛甲基化表型（CpG island methylation phenotype, CIMP），50% 的病例同时具有 BRAFV600E 活化突变。
反过来说，具有 CIMP 和 BRAFV600E 突变通常可排除林奇综合征[2,3]。
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・综 述・微卫星不稳定性的生物学意义及其应用前景3丁 一 童坦君(北京医科大学生物化学与分子生物学系,北京100083)摘要 微卫星为遍布于人类基因组中的简单重复序列。
在人群中,它们呈现高度多态性,并且稳定遗传。
微卫星的高度多态性是微卫星不稳定性的表现,它与错配修复基因的缺陷有关。
微卫星不稳定性已广泛应用于肿瘤学的研究,并依此提出了肿瘤发生的“增变基因”途径。
在遗传学、老年病学及其它一些生命科学,微卫星不稳定性同样具有广泛的应用前景。
关键词 微卫星不稳定性;错配修复基因;增变基因Microsatellite Instability:A Potential Tool for the study of Life Sciences DIN G Y i,TON G Tan2J un(Depart ment of B iochemist ry and Molecular B iology,Beiji ng Medi2cal U niversity,Beijing100083)Abstract Microsatellites are simply repeated nucleotide sequences scattered throughoutthe human genome.They are highly polymorphic among human population and inherit2ed in a stable manner.The microsatellite instability(M I)is highly polymorphic,whichis associated with the defects in DNA mismatch repair genes.M I has been widely usedby scientists to study the tumorigenesis.On the basis of their findings,a“mutator thatmutates the other mutator”model for tumorigenesis has been proposed.M I is also a po2tential tool for the study of genetics,aging and other life sciences.K ey w ords Microsatellite instability;Mismatch repair gene;Mutator微卫星(microsatellites)遍布于人类基因组中,在动物及部分微生物基因组中也有存在。
它们是由同一脱氧寡核苷酸重复串联而成,重复顺序为1～6bp,重复次数不超过60次,片段长度通常小于350bp,在人群中表现出高度的个体特异性,并且稳定遗传。
人类基因组中包含数万个微卫星位点,由于它们一般处于可积累中性突变的非编码DNA区域,在人群中呈现高度多态性。
微卫星多态性是微卫星不稳定性(microsatellite instability,M I)的表现。
微卫星多态性表现于同一微卫星位点在不同个体之间以及同一个体的正常组织与某些异常组织之间,微卫星位点的重复单位的数目不同。
微卫星多态性的检测采用PCR方法。
选择位于微卫星序列两3 国家自然科学基金资助课题(39670806)侧的合适引物,对基因组DNA进行PCR扩增,将扩增产物以变性聚丙烯酰胺凝胶进行电泳分析。
对不同的标记引物,如荧光物质,同位素,生物素可分别采用不同的显示方法,不带标记的引物可以银染显色后观察结果。
与正常组织相比较,若某一等位基因条带消失或相对密度减少50%以上,记为杂合性缺失(loss of heterozygosity,LOH);若等位基因条带增多和大小有改变则记为M I。
传统的细胞遗传学核型分析检测LOH,将遗漏亚显微(submicroscopical)缺失,而微卫星标志物覆盖了许多基因组中的目的区域,克服了这个限制。
M I的产生原因可能是DNA复制过程中的“链滑”(strand slippage)现象。
DNA复制过程中,当复制复合物复制一个重复单位(repeat unit)后,子链与模板链分离,然后与下一个或下几个重复单位重新结合,使一个或几个重复单位形成”环凸”(looped out)区域。
正常情况下该结构可被错配修复系统(mis2 match repair system)所校正,但校正系统失常时,子链DNA如继续延伸即可引起突变[1]。
错配修复基因超家族属于管家基因(housekeeping genes),它们可查出并纠正DNA复制及DNA损伤过程中出现的未配或错配的碱基,控制复制和重组的精确性。
该基因家族的突变将导致突变表型,表现为M I增加以及活性基因的高突变。
研究资料表明,错配修复途径的不同缺陷可对各个微卫星家族有不同的影响。
目前已发现人类6个错配修复基因,其中3个为细菌Mut S同源物,hMSH2、hMSH6 (GTBP)和hMSH3;另外3个为细菌MutL同源物,hML H1、hPMS1和hPMS2[2]。
大肠杆菌错配识别蛋白Mut S的人类同源物(homologs)为hMut Sα,它是hMSH2和GTBP(G.T结合蛋白)的二聚物。
二者之一的突变即难以识别G.T。
大肠癌HCT15和M T1细胞系的GTBP突变失活,可引起体外单碱基错配和单核苷酸突环(loops)的选择性修复能力丧失,但不影响二核苷酸突环的修复。
由此反映为HCT15和M T1出现单核苷酸M I,而不是双核苷酸的M I。
hMSH2突变则不仅不能修复单碱基错配,而且不能修复单碱基突环和二碱基突环,在hMSH2有缺陷的细胞中的M I即包括单核苷酸也包括双核苷酸。
人类细胞的大肠杆菌MutL蛋白同源物为hMutLα,是hML H1和hPMS2的二聚体。
其突变体出现相当多的单核苷酸和二核苷酸M I,提示hMutLα涉及单核苷酸和双核苷酸的修复[1]。
在单核苷酸和二核苷酸M I中,错配修复缺陷为重要原因,但错配修复途径在稳定较长重复顺序中起何作用还不清楚。
hPMS2缺陷细胞系的三核苷酸重复顺序相当不稳定,如果这是hPMS2缺陷型细胞的特性,说明这个基因的产物为纠正三核苷酸重复位点复制错误所必需,由此说明错配修复也能校正三核苷酸重复区的复制错误。
体外错配修复试验表明,二核苷酸、三核苷酸和四核苷酸的突环可作为依赖hMut Sα和hMutLα校正体系的底物;hMutLα和hMut Sα缺陷型细胞株的抽提物,其修复含有1～4个碱基重复序列突环的能力相当差。
GTBP突变体细胞系HCT115和M T1,在体外对二碱基、三碱基和四碱基突环的修复具相当效率,它们不显示三核苷酸M I[1]。
hML H1缺陷型细胞系HCT116,在体外不能修复含一个错配(或未配)及二个、三个、四个未配对碱基的DNA,但可修复含五、八和十六个未配对碱基的DNA,表明5个以上碱基突环的异源双链的修复与较小错配的修复有差别。
hMSH2缺陷型大肠癌细胞系LoVo,即不能修复未配或错配一个碱基的DNA,也不能修复由2～5个碱基组成的DNA突环,表明突环异源双链的修复需要hMSH2,尽管LoVo细胞可能还有其它突环修复的缺陷[3]。
有研究表明,hMSH3基因对2～4核苷酸重复的错配修复起重要的作用[4]。
一、MI在肿瘤研究中的应用自1993年,M I应用于遗传性非息肉性结直肠癌(hereditory non2polyposis colorectal can2cer,HN PCC)研究以来,M I已应用于胃癌、大肠癌、肺癌、肾癌、乳腺癌、白血病等多种肿瘤。
HN PCC病人与几个错配修复基因的缺陷有关。
Muta等研究了M I与大肠癌的关系,HN PCC 高危组的M I为35%,确诊组M I为65%[5]。
E2F4为E2F家族的一员,编码转录因子。
E2F4外显子有13个CA G重复序列,在M I阳性大肠癌中可发生改变,17例高频M I位点的肿瘤中,11例具E2F4基因的突变。
在这11例E2F4基因突变的大肠癌中,9例在hMSH3基因第7外显子的8个A重复具肿瘤特异性移码(frameshift)突变。
再者,17例hMSH3突变肿瘤中12例具E2F4基因突变。
可见E2F4基因与hMSH3基因突变之间明显相关。
在具有M I表型的人类肿瘤中,E2F4基因的CA G重复顺序可能是缺陷型hMSH3蛋白的靶位点。
CA G减少的E2F4基因的产物,丝氨酸区域较短,该区域可能为活性转录因子所必需。
大肠癌的E2F4基因突变及其紧密关联的hMSH3的基因突变,产生突变型E2F4蛋白或可促进细胞的增殖[4]。
M I阳性胃癌中,凋亡相关基因BAX、hMSH3和hMSH6的移码突变率分别为64%、64%和52%,而M I阴性胃癌中无此类突变。
TGFβRII和IGFR基因的突变率在M I阳性胃癌中分别为72%和8%。
在M I阳性的大肠癌中,BAX、hMSH3和hMSH6的突变率分别为50%、43%和29%。
TGFβRII和IGFR基因突变率分别为90%和20%。
BAX、hMSH3和hMSH6基因的突变率在M I阳性胃癌中稍高,而TGFβRII和IGFR突变率则在M I阳性大肠癌中较高。
BAX的突变只出现在M I阳性胃癌中,但其它对肿瘤有抑制功能的基因无此现象,表明在胃癌的发生中,BAX基因突变具有重要意义[6]。
王永信等研究了中国人胃癌组织在29个微卫星位点上平均M I频率为33.9%,胃癌的不同病理类型表现出不同的M I,低分化胃癌和印戒细胞癌与高分化癌比,M I频率明显增高[7]。
肿瘤发生是体细胞突变累积和克隆扩增的多步过程。
微卫星位点的多样性(diversity)可以反映肿瘤中错配修复系统失活后细胞分裂的次数[8]。
肿瘤发生有两条途径,即抑癌基因失活途径和增变基因(mutator)途径。
在增变基因途径中,某些错配修复基因(初级增变基因)的缺陷和细胞增殖的共同作用,引起肿瘤基因组的不稳定性。
由于次级增变基因,如hMSH3和hMSH6,含有初级增变基因作用的靶位点(微卫星位点),初级增变基因可选择性地作用于次级增变基因的上述位点,加速它们的突变。
突变的次级增变基因使肿瘤细胞基因组不稳定性的深度和广度扩大,基因组不稳定性增高进一步加速了肿瘤发生过程中的癌基因突变的累积[9]。
二、微卫星在衰老研究中的应用衰老机制的研究有两条途径,其一是鉴定细胞老年期变化,确定这些变化不是单纯与老化相关,而是导致老化;其二是通过寻找引起生物衰老速率变更的突变体,找出调控衰老速率的基因[10]。