DNA 同源重组修复与乳腺癌的研究进展

收稿日期：２０１６ －０２ －１０，修回日期：２０１６ －０４ －１５ 基金项目：国家自然科学青年基金项目 （ Ｎｏ ８１４０２４０８） ；国家科技支
撑计划项目（ Ｎｏ ２０１５ＢＡＩ１２Ｂ１５） 作者简介：邱宇凡（１９９１ －） ，男，硕士生，研究方向：乳腺癌个体化 精
准 治 疗 策 略 ，Ｅ －ｍａｉｌ ：ｑｙｆ＿ｔｊ１２２９ ＠１６３ ．ｃｏｍ； 张 瑾（１９６６ －） ，女，博士，教授，主任医 师，博 士生 导师， 研究方向： 乳腺 癌个 体化 精准 治疗 策 略 ， 通 讯 作 者， Ｅ－ ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｊｉｎ＠ｔｊｍｕｃｈ．ｃｏｍ．ｃｎ
伤即足以导致细胞死亡［２］ 。 １．２ ＤＳＢ 修复 ＤＮＡ 双链断裂主要通过同源重组与非同 源末端连接（ ｎｏｎ－ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｅｎｄ－ｊｏｉｎｉｎｇ，ＮＨＥＪ） 两条途径进 行修复。 ＮＨＥＪ 不要求断裂末端的序列同源，修复贯穿于整 个细胞周期中频繁且复杂性较低的 ＤＮＡ－ＤＳＢ；ＨＲＲ 频率远 低于 ＮＨＥＪ，主要介导诸如复制叉断裂等复杂性或危险度较 高的 ＤＳＢ 修复［３］ 。 ２ 同源重组修复网络 ２．１ ＢＲＣＡ 家族 ２．１．１ ＢＲＣＡ１ 乳 腺 癌 易 感 基 因 １ （ ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ １ ， ＢＲＣＡ１）定位于 １７ｑ２１，编码产物 ＢＲＣＡ１ 由１ ８６３个氨基酸组 成，其 Ｎ 末端 ＲＩＮＧ 基序和 Ｃ 末端 ＢＲＣＴ 串联基序是对维持 ＢＲＣＡ１ 基本功能最为重要的两个结构域，也是乳腺癌易感 性突变最常发生的部位。 ＢＲＣＡ１ 可通过 ＲＩＮＧ 域与 ＢＲＣＡ１ 相关环状结构域蛋白 １ （ ＢＲＣＡ１－ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ＲＩＮＧ ｄｏｍａｉｎ １， ＢＡＲＤ１）结合，靶向聚集于 ＤＮＡ 损伤部位［４］ ； ＢＲＣＴ 域可与 带有 ｐＳＰｘＦ 结构的磷酸化蛋白 Ａｂｒａｘａｓ、ＢＲＩＰ１ 和 ＣｔＩＰ 分别 形成 Ａ、Ｂ、Ｃ 复合体，介导损伤应答中 ＢＲＣＡ１ 的募集［５］ 。 ２．１．２ ＢＲＣＡ２ ＢＲＣＡ２（ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ ２， ＢＲＣＡ２） 基因定位 于 １３ｑ１２－１３，编码由 ３４１８ 个氨基酸组成、含多个功能域的 ＢＲＣＡ２ 蛋白。 ＢＲＣＡ２ 的 Ｎ 端与 ＰＡＬＢ２－ＷＤ４０ 域结合；通过 中间段 ＢＲＣ 重 复 序 列 和 Ｃ 端 Ｃｔｅｒ 结 合 ＲＡＤ５１ 家 族， 使 ＲＡＤ５１ 得以结合至切除修饰后的 ｓｓＤＮＡ，这两个结构之间 的 ＤＮＡ 结合域（ＤＮＡ ｂｉｎｄｉｎｇ ｄｏｍａｉｎ，ＤＢＤ）则用以结合 ＤＮＡ 链和 ＤＳＳ１ 蛋白。 ２．２ ＢＲＣＡ 肿瘤抑制因子网络 ＢＲＣＡ１ 通过与一系列蛋 白形成复合体介导 ＤＮＡ ＨＲＲ 以维持染色体结构和功能稳 定，并在 这 一 重 要 作 用 中 处 于 核 心 地 位。 经 上 游 ＡＴＭ、 ＣＨＥＫ２ 信号转导后，ＢＲＣＡ１ 可通过 ＰＡＬＢ２ 连接 ＢＲＣＡ２，继 而负载 ＲＡＤ５１ 家族至 ＤＮＡ 分子。 另外，ＢＲＣＡ１ 结合 ＭＲＮ （ ＭＲＥ１１－ＲＡＤ５０－ＮＢＳ１）复合体及 ＢＲＣＣ 复合体后可获得 Ｅ３ 泛素 连 接 酶 活 性； 与 磷 酸 化 蛋 白 ＣｔＩＰ、 ＢＲＩＰ１、 Ａｂｒａｘａｓ （ ＣＣＤＣ９８）、Ａｕｒｏｒａ Ａ 等的相互作用，可影响 ＤＮＡ 损伤后初 始剪切机制和细胞周期检查点调控等损伤修复相关环节，而 ５３ＢＰ１ 复合体对 ＢＲＣＡ１ 在 Ｇ１ 期的抑制作用则保证了同源 重组发生于 Ｓ ／Ｇ２ 期［６］ 。 除此之外，ＢＲＣＡ１ 尚可与错配修复 蛋白 ＭＳＨ２、 ＭＳＨ３、 ＭＳＨ６ 和 ＭＬＨ１ 以 及 ＢＲＡＤ１、 ＭＲＥ１１ ／ ＮＢＳ１、ＢＬＭ 等诸多蛋白及调控因子形成复杂的 ＤＮＡ 同源重 组修复网络。
３ ＢＲＣＡ１ ＢＲＣＡ１ 是最具代表性的低频 －高外显率抑癌基因，
中国药理学通报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ２０１６ Ｊｕｌ；３２（７）
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与 ＢＣ 的发生发展关系最为密切。 至少 ３０％的遗传性 ＢＣ 和 近 ５０％的家族性 ＢＣ 归因于 ＢＲＣＡ１ 基因的种系突变，其突 变携带者一生中罹患 ＢＣ 的风险约为 ６０％ ～８０％［１］ 。 ３．１ ＢＲＣＡ１ 与 ＤＳＢｓ 修复 有效的 ＨＲＲ 需要以完善的 ＤＳＢ ＤＮＡ 末端切除为基础，在 Ｓ ／Ｇ２ 期，ＢＲＣＡ１ 对 ＭＲＮ 复合 体中的 ＭＲＥ１１ 核酸酶抑制作用被解除，ＭＲＥ１１ 联合 ＣｔＩＰ 进 行短距离 ＤＳＢ 切除的同时，ＢＲＣＡ１ 与 ＣｔＩＰ 共同募集 Ｄｎａ２， 与 Ｅｘｏ１ 核酸酶一起参与长距离切除［７］ 。 在 ＢＲＣＡ１ 突变的 细胞中，ＤＮＡ 复制时依赖 Ｔｕｓ ／Ｔｅｒ －停滞复制叉的异常同源 重组会导致遗传不稳定性，增加 ＢＣ 易感性［８］ 。 此外，染色 质稳定性受损后可募集 ｐ５３ 结合蛋白 １（ ｐ５３－ｂｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｔｅｉｎ １，５３ＢＰ１），拮抗 ＢＲＣＡ１，引发 ＤＳＢ 修复途径的起始选择由 ＨＲ 转向 ＮＨＥＪ［６］ ，降低修复的精准性。 ３．２ ＢＲＣＡ１ 突变与乳腺癌 ＢＲＣＡ１ 突变后引起的单倍体 剂量不足和抑癌因子缺失会加剧基因组不稳定性和端粒侵 蚀，导致 异 常 形 式 的 细 胞 衰 老， 增 加 ＢＣ 发 病 风 险［９］ 。 ＢＲＣＡ１ 突变携带者更易罹患三阴型乳腺癌 （ ｔｒｉｐｌｅ－ｎｅｇａｔｉｖｅ ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ， ＴＮＢＣ），且 ＴＮＢＣ 患者中 ＢＲＣＡ１ 突变比例较 高，以家 族 性 ＢＣ 尤 为 明 显［１０］ 。 Ｃｏｕｃｈ 等［１１］ 的 研 究 显 示， ＴＮＢＣ 中组织学 ３ 级的比例为 ８３％，对于 ＢＲＣＡ１ 突变携带 者，这一比例会增加到 ９４％（Ｐ ＜０畅００１）。 有统计表明，亚洲 人 ＢＲＣＡ１ 最常 见 的 突 变 前 两 位 分 别 为 １８５ｄｅｌＡＧ （ ｃ．６８ ＿ ６９ｄｅｌＡＧ）和 ｃ．３９０Ｃ ＞Ａ， 在 中 国， 南 方 省 市 和 香 港 人 群 中 ＢＲＣＡ１ ｃ．４７０ ＿４７１ｄｅｌＣＴ，ｃ．９８１ ＿９８２ｄｅｌＡＴ 也很常见［１２］ 。 此 外，在携带 ＢＲＣＡ１ 致病性突变的基础上，若还伴有其他染色 体位点的 ＳＮＰ，如 １ｑ３２－ｒｓ２２９０８５４、４ｑ３２．３－ｒｓ４６９１１３９ 等，则 会更大程度增加 ＢＣ 的发病风险［１３］ 。
４ ＰＡＬＢ２ ＰＡＬＢ２ （ ｐａｒｔｎｅｒ ａｎｄ ｌｏｃａｌｉｚｅｒ ｏｆ ＢＲＣＡ２ ） 基 因 定 位 于 １６ｐ１２，编码 ＢＲＣＡ１ ／２ 的 桥 接 蛋 白 ＰＡＬＢ２， 分 别 以 Ｎ 端 与 ＢＲＣＡ１ Ｃ 端卷曲螺旋相结合，以 Ｃ 端 ＷＤ４０ 域与 ＢＲＣＡ２ Ｎ 端结合。 ４．１ ＰＡＬＢ２ 与 ＤＳＢ 修复 在 Ｇ１ 期，经泛素化的 ＰＡＬＢ２ 与 ＢＲＣＡ１ 的结合会受到抑制，限制 ＨＲＲ［１４］ 。 在 Ｓ 期复制应激 下，ＰＡＬＢ２ 可被磷酸化的复制蛋白 Ａ（ ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｅｉｎ Ａ， ＲＰＡ）募集至停滞复制叉， 增强复制叉稳定性并介导其复 原［１５］ 。 ＰＡＬＢ２ 和 ＢＲＣＡ２ 亦 可 协 同 募 集 并 刺 激 聚 合 酶 η （ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅη，Ｐｏｌη） 活性，启动 Ｐｏｌη介导的重组相关 ＤＮＡ 合成，参与下游 ＨＲＲ［１６］ 。 ４．２ ＰＡＬＢ２ 突变与乳腺癌 ＰＡＬＢ２ 单等位基因突变与 ＢＣ 易感性相关，具有中度外显率。 目前检测出的错义突变主要 有加拿大人群 ｃ．２３２３Ｃ ＞Ｔ、ｃ．２３２３Ｃ ＞Ｔ、ｃ．３１１３Ｇ ＞Ａ 和澳 大利亚人群 ｃ．３１１３Ｇ ＞Ａ［１７］ 。 ＰＡＬＢ２ 的 ｃ．１５９２ｄｅｌＴ 杂合性 突变可以将 ＤＳＢ 修复引导至单链退火（ ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔｒａｎｄ ａｎｎｅａ－ ｌｉｎｇ，ＳＳＡ）或微同源介导的末端连接（ ｍｉｃｒｏｈｏｍｏｌｏｇｙ－ｍｅｄｉａｔｅｄ ｅｎｄ－ｊｏｉｎｉｎｇ，ＭＭＥＪ） 等错误倾向较高的修复途径，降低基因组 稳定性［１８］ 。 ２０１４ 年，Ａｎｔｏｎｉｏｕ 等［１９］ 发表的一项临床研究显示，相比 于普通人群，ＰＡＬＢ２ 突变可明显升高其携带者罹患 ＢＣ 的风
关键词：ＤＮＡ 双链断裂；同源重组修复；乳腺肿瘤；易感基 因；抑癌基因；ＢＲＣＡ；化疗
乳腺癌（ｂｒｅａｓｔ ｃａｎｃｅｒ， ＢＣ）已成为中国女性最常见的恶 性肿瘤，发病率逐年攀升［１］ 。 随着全基因组关联性研究（ ｇｅ－ ｎｏｍｅ－ｗｉｄｅ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｉｅｓ ，ＧＷＡＳ）的进展，一系列与 ＢＣ 发 生发展密切相关的 ＤＮＡ 损伤修复相关基因突变与单核苷酸 多态性（ｓｉｎｇｌｅ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓ ，ＳＮＰ）位点得以发现。 以 ＢＲＣＡ１ ／２ 为核心的肿瘤抑制因子网络主要参与包括电离 辐射 等 多 种 因 素 导 致 的 ＤＮＡ 双 链 断 裂 （ ｄｏｕｂｌｅ－ｓｔｒａｎｄｓ ｂｒｅａｋｓ，ＤＳＢ） 的修复过程，通过与多种蛋白组成功能复合体 调控同源重组修复 （ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｒｅｐａｉｒ ，ＨＲＲ）， 此网络中关键因子突变或 ＳＮＰ 可能造成 ＤＮＡ 修复能力缺 失，引起基因组失稳，导致癌症发生。 １ ＤＮＡ 双链断裂损伤修复 １．１ ＤＮＡ－ＤＳＢ 双链断裂是真核细胞 ＤＮＡ 损伤中最严重 的类型，由于缺乏一条完整的互补链作为修复模板，ＤＮＡ 序 列难以完全恢复，易造成遗传信息的丢失。 ＤＳＢ 还可能导致 染色体的断裂、丢失和重排，在某些情况下，单一的 ＤＳＢ 损
ＤＮＡ展
邱宇凡，胡蕴慧，张 瑾
（ 天津医科大学肿瘤医院乳腺肿瘤三科，国家肿瘤临床医学研究中心， 中国天津乳腺癌防治研究中心，乳腺癌防治教育部重点实验室，天津市肿瘤防治重点实验室，天津 ３０００６０）
ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ －１９７８．２０１６．０７．００６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１ －１９７８（２０１６）０７ －０９１０ －０５ 中 国 图 书 分 类 号： Ｒ－０５； Ｒ３４２．３； Ｒ３９４．２； Ｒ７３７．９０２．６； Ｒ７３７畅９０５ 摘要：双链断裂是真核细胞最严重的 ＤＮＡ 损伤类型，主要依 赖同源重组途径进行修复。 ＢＲＣＡ１ ／２ 是该修复通路中的关 键因子，以其为核心组成的 ＢＲＣＡ 肿瘤抑制因子网络中多种 致病性突变均可损伤基因组完整性和稳定性，增高乳腺癌易 感性。 该文结合最新研究进展，对 ＤＮＡ 同源重组修复网络 中关键基因突变与乳腺癌易感性及个体化治疗策略进行综 述，旨在促进相关突变携带者的乳腺癌早期预防、分子诊断 和精准治疗。