DNA错配修复系统与卵巢癌的研究进展

ＤＮＡ错配修复系统与卵巢癌的研究进展复旦大学附属妇产科医院（２０００１１）张海燕综述孙红审校摘要错配修复（ｍｉｓｍａｔｃｈｒｅｐａｉｒ，ＭＭＲ）能够修复ＤＮＡ复制后的错配，防止非同源染色体重组，降低自发突变率，从而对维持基因组的稳定起重要作用。

近来研究发现，ＭＭＲ基因缺陷与人类肿瘤的发生、发展及治疗耐受密切相关。

在卵巢癌中，ＭＭＲ基因常有异常表达或缺陷，故深入研究ＭＭＲ基因，有利于探究卵巢癌的发生机制，并为治疗提供新思路。

关键词错配修复卵巢癌化疗耐药性众所周知，１９７６年，多个实验室应用逐步营养递减筛选法分离出多个高突变Ｅ．ｃｏｌｉ菌株，发现了原核生物的错配修复（ｍｉｓｍａｔｃｈｒｅｐａｉｒ，ＭＭＲ）系统。

１９９３年，Ｆｉｓｈｅｌ等克隆了第一个人类的ＭＭＲ基因ｈＭＳＨ２，并发现其与遗传性非息肉性直肠癌（ｈｅｒｅｄｉｔａｒｙｎｏｎｐｏｌｙｐｏｓｉｓｃｏｌｏｒｅｃｔａｌｃａｎｃｅｒ，ＨＮＰＣＣ）有关。

从此开启了ＭＭＲ基因与肿瘤相互关系的研究。

近年来，大量研究取得令人瞩目的成就。

本文就ＭＭＲ系统及其在卵巢癌方面的研究进展作一综述。

ＭＭＲ系统的组成和功能ＭＭＲ系统由多种基因与蛋白质构成。

在肠埃希菌属中，ＭｕｔＨ，ＭｕｔＬ，ＭｕｔＳ及Ｕｖｒｄ基因构成了ＭＭＲ系统。

在酵母中，ＭＭＲ系统即是细菌ＭｕｔＳ，ＭｕｔＬ同源物。

迄今为止，已从人体细胞中分离克隆到至少６种ＤＮＡＭＭＲ基因，其中３种为细菌ＭｕｔＳ同源物：ｈＭＳＨ２，ｈＭＳＨ６和ｈＭＳＨ３；另外３种为细菌ＭｕｔＬ同源物：ｈＭＬＨ１，ｈＰＭＳ１和ｈＰＭＳ２。

此外，还分离到多种ＭｕｔＳ与ＭｕｔＬ的同源基因（见表１），但是否亦具有ＭＭＲ功能，目前尚不能肯定。

ＤＮＡＭＭＲ系统功能包括ＤＮＡ多聚酶校读及ＤＮＡＭＭＲ，作用于真核生物与原核生物的自发突变。

多年来研究表明，ＭＭＲ系统的基本功能就是去除复制过程中的碱基错配及ＤＮＡ聚合酶滑链造成的插入／缺失环，校正非同源染色体重组而保持整个基因组的稳定。

ＤＮＡＭＭＲ系统发挥作用时，整个修复过程包括３个步骤：错配识别；含错配碱基的ＤＮＡ区段的剪切和剪切后ＤＮＡ再合成。

ＤＮＡＭＭＲ系统对错配的识别、单碱基ＭＭＲ需要ｈＭＳＨ２－ｈＭＳＨ６形成的复合物；单碱基插入和／或缺失修复需要ｈＭＳＨ２－ｈＭＳＨ６复合物或ｈＭＳＨ２－ｈＭＳＨ３复合物；较长片段插入／缺失环则由ｈＭＳＨ２－ｈＭＳＨ３识别的频率要高于ｈＭＳＨ２－ｈＭＳＨ６。

这两种ＭＭＲ复合物的识别是重叠但不完全相同。

错配识别复合物与错配位点结合后，发生一系列反应。

ＭＳＨ蛋白以与ＡＤＰ结合的形式检查ＤＮＡ，发现错配的碱基后，与错配结合的ＭＳＨ蛋白的亚单位使ＡＤＰ转化为ＡＴＰ，这引起了较大的构象变化，使与ＡＴＰ结合的ＭＳＨ蛋白发生滑动，暴露出错配位点。

最近，Ｂａｎｅｒｊｅｅ等［１］研究发现，金属镉可抑制ＭＳＨ蛋白的亚单位的ＡＴＰ酶活性，从而阻断ＭＭＲ。

但如果发生ＭＭＲ，ＡＴＰ－ＭＳＨ就可以和聚合酶复合物发生作用，通过ＰＣＮＡ将聚合酶定位到待修复的３＇－末端。

ＭＭＲ蛋白识别损伤的功能，在细胞内募集了下游多种因子共同参与受损伤ＤＮＡ的处理方式，或者修复使之恢复正常，或者诱发凋亡。

ＭＭＲ系统与肿瘤的关系ＭＭＲ系统功能缺失在肿瘤发生中的作用，这一主题至今仍有争议，即使是在ＨＮＰＣＣ中。

但事实上，ＭＭＲ系统缺陷的细胞具有的逃避凋亡的潜能使其获得了生长优势，最终导致恶性转化。

一旦这种细胞在肿瘤中出现，基因组不稳定将导致额外的突变聚集，从而产生肿瘤进展现象。

收稿日期：２００５－０８－２９修回日期：２００５－１１－２２细菌ＭｕｔＳＭｕｔＬＭｕｔＨ酵母ＭＳＨ１ＭＳＨ２ＭＳＨ３ＭＳＨ４ＭＳＨ５ＭＳＨ６ＭＬＨ１ＭＬＨ２ＭＬＨ３ＰＭＳ１人类ｈＭＳＨ１ｈＭＳＨ２＊ｈＭＳＨ３ｈＭＳＨ４ｈＭＳＨ５ｈＭＳＨ６＊ｈＭＬＨ１＊ｈＰＭＳ１＊ｈＭＬＨ３ｈＰＭＳ２＊人体染色体基因定位２ｐ１６－２２５ｑ１１－１３１ｐ３１６ｐ２１．３２ｐ１６３ｐ２１．３２ｐ３１－３２１４ｑ２４．３７ｐ２２功能线粒体ＭＭＲ核ＭＭＲ，识别错配核ＭＭＲ，与ｈＭＳＨ２形成复合物减数分裂减数分裂核ＭＭＲ，与ｈＭＳＨ２形成复合物核ＭＭＲ，与错配点结合并修复与ｈＭＬＨ１形成复合物核ＭＭＲ核ＭＭＲ，与ｈＭＬＨ１形成复合物表１ＭＭＲ系统在各种生物中的构成＊在ＨＮＰＣＣ中发现有突变目前认为ＭＭＲ系统主要通过以下途径导致肿瘤发生：①ＭＭＲ基因自身发生突变，失去ＭＭＲ功能，在ＤＮＡ复制过程中产生大量的复制错误及微卫星不稳定。

②增加某些癌基因、抑癌基因的突变频率。

研究发现这类基因有ＢＡＸ，ＥＲＢ－２和ＢＲＣＡ－２等。

最近Ｗｏｅｒｎｅｒ等［２］研究ＨＮＰＣＣ相关结肠腺瘤发现，ＭＡＣＳ，ＮＤＵＦＣ２和ＴＡＦ１Ｂ这３个基因位点突变，可能参与肿瘤的发生和进展。

同时，Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ－Ｐｅｒａｌｔａ等［３］研究散发性直结肠癌发现，ＴＧＦＢＲ２和ＢＡＸ基因位点随着病程的进展，突变频率显著增加，预后较差。

③改变某些生长因子活性，使之丧失了细胞周期调控的功能，从而使细胞周期紊乱和肿瘤细胞恶性增殖。

④通过一些化学物质如烷化剂损伤细胞导致肿瘤的发生［４］。

⑤改变细胞周期。

Ｙａｎ等［５］研究发现，ＭＭＲ系统功能健全的细胞系在接受６－巯鸟嘌呤治疗后，ＭＭＲ系统参与促进Ｇ２期的细胞周期停滞和细胞死亡。

但是，ＭＭＲ系统功能缺陷的细胞系用６－巯鸟嘌呤治疗后，不能诱导Ｇ２期停滞，而是Ｇ１期延迟。

细胞周期检查点Ｇ２期的停滞允许细胞进行ＤＮＡ的ＭＭＲ，阻滞突变的ＤＮＡ复制。

Ｍａｒｑｕｅｚ等［６］研究认为，ＭＳＨ２是ＤＮＡ损伤后早期激活Ｇ２期检查点的关键组分。

Ａｄａｍｓｏｎ等［７］研究认为，ＭＳＨ２的功能像脚手架，停靠在错配处，同时激活细胞周期依赖性激酶，协同调节细胞周期。

ＭＭＲ系统与Ｇ２期停滞之间的联系表明：该系统不仅修复真正的基因错配，而且还参与限制损伤的ＤＮＡ的复制处理过程。

随着研究的深入，在多种人类肿瘤中发现了ＭＭＲ基因的突变或检测到微卫星不稳定现象［８］，其中包括典型的ＨＮＰＣＣ及相关肿瘤如子宫内膜癌、乳腺癌［９］，还有外阴癌、输尿管癌、皮肤癌、肾癌、软组织肉瘤等。

伴随着高分辨荧光分析、免疫组化、基因表达筛选等技术的采用，肿瘤谱正扩大到全身各脏器的各种肿瘤。

ＭＭＲ系统与卵巢癌的发生、发展和预后在ＤＮＡ复制过程中，聚合酶发生滑链，常常导致微卫星区域出现一个至几个核苷酸的增加或缺失，而出现微卫星不稳定现象。

ＭＭＲ系统可发挥ＤＮＡ复制后修复功能，修复新生链中的突变；但ＭＭＲ系统功能缺陷则导致基因组不稳定，因此微卫星不稳定就成为ＭＭＲ系统功能缺陷的特异性表型。

Ｊｏｈａｎｎｓｄｏｔｔｉｒ等［１０］在研究多个卵巢癌细胞系中发现，其编码区的ＩＧＦＩＩＲ，ＢＲＣＡ２，ＴＧＦβｔｙｐｅＩＩＲ和ＢＡＸ基因存在微卫星不稳定现象。

Ｍｕｌｌｅｒ等［１１］在卵巢癌腹水细胞中发现ｈＭＬＨ１启动子甲基化现象。

Ｇｅｉｓｌｅｒ等［１２］运用ＰＣＲ技术检测１５５例原发性卵巢癌发现，在微卫星不稳定表型阳性的样本中，有４７．６％的ｈＭＬＨ１的ｍＲＮＡ缺失，甲基化检测发现存在启动子甲基化，提示启动子甲基化使ｈＭＬＨ１转录沉默，表达缺失，从而ＭＭＲ蛋白复合物功能缺陷，导致基因组不稳定，表现为微卫星不稳定现象。

众多研究发现，在卵巢癌中，ＭＭＲ蛋白表达分布异常，并与卵巢癌患者的生存率相关。

Ｓａｍｍｉ等［１３］运用免疫组化法检测５４例卵巢癌患者的组织标本，研究发现患者在接受卡铂治疗前，肿瘤组织中ｈＭＬＨ１和ｈＭＳＨ２蛋白表达阳性，并且表达水平与肿瘤的分期和病理类型关系密切。

而接受化疗后的组织标本中，ｈＭＬＨ１和ｈＭＳＨ２蛋白表达水平下降，尤其值得关注的是，ｈＭＳＨ２蛋白表达水平与公认预后指标ＣＡ１２５变化水平是一致的。

因此，ＭＭＲ蛋白的检测有助于卵巢恶性肿瘤的早期诊断及判断预后。

此外，Ｇｉｆｆｏｒｄ等［１４］研究复发型卵巢上皮癌发现，２５％患者ｈＭＬＨ１的ＣｐＧ岛过甲基化，伴随较差的生存率。

为了研究ｈＭＬＨ１的缺失表达与临床转归的关系，Ｓｃａｒｔｏｚｚｉ等［１５］给予３８例卵巢癌患者铂类为主的联合化疗，其中１９例显示ｈＭＬＨ１基因丢失（Ａ组），１５例ｈＭＬＨ１基因正常表达（Ｂ组），４例ｈＭＬＨ１基因表达无意义。

两组患者临床特征、对药物的反应以及疾病分期相似，结果Ａ组患者平均存活５５个月，Ｂ组为１２个月，提示ｈＭＬＨ１丢失与改善卵巢癌存活时间有关，可作为多变量生存分析的一个独立的预测因素。

由此推测，ｈＭＬＨ的表达缺陷是与晚期卵巢癌的生存率相关的，但其机制需进一步探讨。

ＭＭＲ基因系统与卵巢癌化疗耐药性卵巢癌是妇科最常见的恶性肿瘤，其５年生存率仅为２０％～３０％。

目前认为主要问题是缺乏成功的治疗手段。

先期的手术治疗和化疗未能提高生存率，尽管初治患者缓解率很高，多数卵巢癌患者仍会复发。

原因是化疗过程中卵巢癌细胞对化疗药物产生了耐药性，导致患者预后不良。

研究发现，ＭＭＲ基因缺陷的卵巢癌可以产生化疗药物耐受，尤其对以ＤＮＡ为作用靶点的化学药物如烷化剂［１６］、抗代谢药及甲基化物等。

目前认为，ＭＭＲ系统缺陷的细胞，丧失识别损伤ＤＮＡ、诱导调亡的能力，直接导致耐药性的发生；亦可以通过增加基因组的突变率，间接地产生耐药。

此外，修复蛋白介导细胞周期检查点和染色体损伤引起的细胞凋亡，也参与耐药性的发生［１７］。

ＭＭＲ系统在肿瘤化疗耐药性产生中的作用，目前主要集中在对ｈＭＬＨ１和ｈＭＳＨ２作用的研究。

ｈＭＬＨ１定位于３号染色体短臂上，化疗后肿瘤组织中的ｈＭＬＨ１基因表达缺失率升高，提示ｈＭＬＨ１参与卵巢癌获得性耐药的发生机制。

ｈＭＳＨ２定位于人类２号染色体短臂上，与ＨＮＰＣＣ基因相邻。

Ｍａｒｃｅｌｉｓ等［１８］研究了２例来自ＨＮＰＣＣ家族的卵巢癌妇女，这两个表姐妹均携带ｈＭＳＨ２基因突变（６个外显子缺失），行手术加多药联合化疗（包括铂类药物）治疗后很快复发并产生耐药，说明ＭＭＲ基因的突变与卵巢癌发病及其对顺铂的易感性降低有关。

Ｍａｓｓｅｙ等［１９］研究肠埃希菌属的ｄａｍ菌发现，对顺铂高度敏感的ｄａｍ菌在使ＭＭＲ基因灭活后，对顺铂产生耐受。

ＨＣＴ１１６（ｈＭＬＨ１缺失）和ＨＥＣ５９（ｈＭＳＨ２缺失）细胞系都对顺铂和卡铂产生耐受。

一些选择性对顺铂耐药的人类肿瘤细胞系如２００８／Ａ存在微卫星不稳定，以及ＭＭＲ系统缺陷。

但是Ｍａｓｓｅｙ等［１９］研究卵巢癌Ａ２７８０细胞系发现，其在ＭＭＲ基因突变后，仍对顺铂敏感。

最近Ｅｒｃｏｌｉ等［２０］研究宫颈癌发现，即使ｈＭＳＨ２基因缺陷，存在微卫星不稳定现象，该癌细胞仍对顺铂敏感。

由此推测，ＭＭＲ系统与耐药性有着密切联系，但与不同细胞系本身有关，具体机制仍待进一步探讨。

显而易见，肿瘤的耐药是多因素，多水平，多基因参与的复杂过程。