BRCA1分子生物學(xué)特性與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展.

1、BRCA1分子生物學(xué)特性與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展作者：陳歆悅編09-03-1013:33:00輯：studa2033【關(guān)鍵詞】乳腺癌乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤之一，近年來其發(fā)病率有上升趨勢(shì)，它的發(fā)展主要經(jīng)歷一系列復(fù)雜的細(xì)胞和分子遺傳學(xué)改變。BRCA1是一個(gè)抑癌基因，其結(jié)構(gòu)和功能的異常與乳腺癌的發(fā)病密切相關(guān)。它在調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程、DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞生長(zhǎng)與凋亡及轉(zhuǎn)錄活化與抑制等多種生物學(xué)途徑都起重要作用。但目前有研究表明它的異變并不直接導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，而是通過造成基因不穩(wěn)定性，使細(xì)胞處于高風(fēng)險(xiǎn)的惡化邊緣。1 BRCA1基本構(gòu)成及其相關(guān)功能BRCA1基因定位于人體第17號(hào)染色體上，具有24個(gè)外顯子，編碼

2、一個(gè)具有18個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)1。氨基末端的環(huán)指結(jié)構(gòu)以及羧基末端的兩個(gè)BRCT功能區(qū)是存在于多種蛋白中的保守功能區(qū)。除此之外，未見這與其他蛋白同源。多數(shù)與腫瘤相關(guān)的點(diǎn)均發(fā)生在這兩個(gè)保守的功能區(qū)內(nèi)。其中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)是保守的半胱氨酸和組氨酸殘基組成的鋅指結(jié)構(gòu)，它介導(dǎo)蛋白與蛋白和蛋白與DNA之間的相互作用2。這個(gè)結(jié)構(gòu)還負(fù)責(zé)BRCA1的同源二聚體及BRCA1與bardl(BRCA1associatedringfingerdomain)異源二聚體的形成。在細(xì)胞中75%的BRCA1以bard異源二聚體的形式存在。有實(shí)驗(yàn)證明，在DNA損傷的情況下，該二聚體有泛蛋白E3連接酶的功能，介導(dǎo)RNA聚合酶的大亞單位的降

3、解3。BRCT功能區(qū)由8595個(gè)氨基酸組成，中心部分是保守的疏水氨基酸。此功能區(qū)普遍存在于DNA修復(fù)和細(xì)胞周期調(diào)控相關(guān)的蛋白之中。BRCA1中多數(shù)與腫瘤相關(guān)的突變均可導(dǎo)致BRCT功能缺失，可見此功能區(qū)的重要性。BRCT中多個(gè)帶負(fù)電的殘基jo顯示其有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能。因?yàn)樵谡婧思?xì)胞轉(zhuǎn)錄因子中，這種高度酸性區(qū)域通常與轉(zhuǎn)錄激活相關(guān)4。2 BRCA1異變與遺傳不穩(wěn)定性目前已發(fā)現(xiàn)的BRCA1的突變超過500種。通過對(duì)BRCA1相關(guān)性乳腺癌的研究發(fā)現(xiàn)，與不攜帶BRCA1突變的乳腺癌相比，前者常含有更多的非整倍體。HCC1937，一個(gè)從含有BRCA1純合子缺失的乳腺腫瘤衍生出來的細(xì)胞鏈中多數(shù)細(xì)胞都呈現(xiàn)染色體數(shù)止

4、異常、PTEN純合子的丟失，以及參與腫瘤發(fā)病機(jī)制的多個(gè)位點(diǎn)的雜合子丟失的情況5。BRCA1的缺失不但可以直接導(dǎo)致基因組的異常，還可以造成損傷DNA修復(fù)障礙以及中心粒的擴(kuò)增和所有重要的細(xì)胞檢測(cè)點(diǎn)的異常，而這些正是BRCA1突變細(xì)胞遺傳不穩(wěn)定性的原因所在。2.1 細(xì)胞周期中的檢測(cè)點(diǎn)與DNA的修復(fù)作用大多數(shù)腫瘤都表現(xiàn)出染色體的不穩(wěn)定性，如染色體結(jié)構(gòu)異常和非整倍體，以及染色體的增加或缺失。DNA損傷修復(fù)可以使細(xì)胞轉(zhuǎn)化為正常細(xì)胞或進(jìn)入細(xì)胞凋亡過程。DNA損傷修復(fù)功能和凋亡受抑制是基因突變和腫瘤形成的原因之一，DNA損傷修復(fù)功能缺失在凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)缺失的細(xì)胞中，導(dǎo)致大量的損傷細(xì)胞存活從而引起腫瘤的發(fā)生。DN

5、A損傷修復(fù)對(duì)維持基因組的完整至關(guān)重要】6。實(shí)驗(yàn)證明，BRCA1與細(xì)胞中多種負(fù)責(zé)DNA損傷修復(fù)的蛋白有相互作用，如Rad50、Rad51、PCNA、BRCA2、Mrell、ATM、ATR等。Rad51是與酵母RecA同源的參與真核細(xì)胞雙鏈斷裂及同源重組的重要成分。Rad50、Mre11、Nibrin都是在同源重組及非同源重組的末端重接等DNA修復(fù)過程中起重要作用的蛋白因子。正常情況下，BRCA1、Rad51、BRCA2等共存于一些散在的核小點(diǎn)中，當(dāng)DNA受到損傷時(shí)，核小點(diǎn)分散，這些蛋白重新匯集到損傷處的DNA復(fù)制位點(diǎn)。BRCA1還能與Rad50/Mrell/Nibrin復(fù)合物相互作用，共同參與D

6、NA損傷的應(yīng)急反應(yīng)7。HCC1937細(xì)胞中，這種復(fù)合物的形成急劇下降，而外源性表達(dá)野生型BRCA1蛋白可使復(fù)合物的形成恢復(fù)正常。BRCA1非特異性結(jié)合DNA的發(fā)現(xiàn)為BRCA1參與DNA損傷修復(fù)提供了有力的證據(jù)。當(dāng)DNA受損傷后，組蛋白,H2A家族成員快速磷酸化，將BRCA1匯集到損傷位點(diǎn)，結(jié)合到DNA斷裂處，或與Rad51、BRCA2形成復(fù)合物，或與Rad50/Mrell/Nibrin復(fù)合物相互作用，對(duì)損傷DAN進(jìn)行修復(fù)8。而細(xì)胞周期準(zhǔn)確無誤的運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)于維持基因組的穩(wěn)定性非常重要，DNA損傷因子如：紫外線照射、阿霉素、順鉑等都會(huì)讓細(xì)胞停留在G1/S期，S期以及G2/M期，以給細(xì)胞一個(gè)修復(fù)自身的時(shí)

7、間。而那些調(diào)定細(xì)胞步伐的檢測(cè)點(diǎn)可以確保細(xì)胞工作在它準(zhǔn)備進(jìn)下一個(gè)期之前的完備性9。BRCA1在這個(gè)過程中起著重要的作用。正常情況下，BRCA1可以與細(xì)胞周期素依賴性激本科及細(xì)胞周期A、D結(jié)合，隨細(xì)胞周期的時(shí)相性變化，呈現(xiàn)磷酸化和去磷酸化兩種狀態(tài)的交換，在G1晚期和S期出現(xiàn)高磷酸化的狀態(tài)，在M期后轉(zhuǎn)為去磷酸化狀態(tài)。當(dāng)DNA損失時(shí)，BRCA1作為一種負(fù)性調(diào)控因子參與細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)的調(diào)節(jié)。BRCA1有多個(gè)磷酸化位點(diǎn)，其作用各不相同。G1/S期，BRCA1以鋅指結(jié)構(gòu)域作為主要作用域，通過轉(zhuǎn)錄因子E2F的作用和細(xì)胞周期蛋白CDKS作用物的磷酸化，抑制細(xì)胞進(jìn)入增殖周期，阻止細(xì)胞分裂，誘發(fā)細(xì)胞凋亡。ATM的靶

8、位點(diǎn)為第1387、1423、1524位絲氨酸輻射突變誘導(dǎo)G2/M檢測(cè)點(diǎn)喪失，卻不影響S期檢測(cè)點(diǎn)。而第1387位絲氨酸突變后作用則相反。而且，后者不會(huì)影響輻射后細(xì)胞的存活。BRCA1還可以通過CDK抑制因子p21waf1使細(xì)胞周期停滯于S期，通過調(diào)控有絲分裂中紡錘體組裝，參與G2/M期檢測(cè)點(diǎn)的調(diào)節(jié)，通過激活Chk1使細(xì)胞周期停滯于G2/M期。2.2 中心粒的擴(kuò)增中心粒的正確復(fù)制是保證有絲分裂正常進(jìn)行的重要因素。它的擴(kuò)增是在精確的調(diào)控下進(jìn)行的，正常細(xì)胞周期只進(jìn)行一次復(fù)制。這一過程的失調(diào)可引起中心粒的擴(kuò)增，染色體不對(duì)稱性分離，非整倍體增加，最終導(dǎo)致腫瘤的形成。BRCA1在中心粒的復(fù)制中起負(fù)性調(diào)節(jié)作用

9、，其突變的細(xì)胞可導(dǎo)致中心粒的擴(kuò)增。BRCA1與中心體的重要部分Y-微球蛋白之間存在著相互作用。而后者正是負(fù)責(zé)的有絲分裂紡錘體的形成。Xu等人發(fā)現(xiàn)BRCA1的鼠胚胎成纖維細(xì)胞9(FEMs)中25%的細(xì)胞具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的中心粒。在有絲分裂期，這些中心粒形成多級(jí)紡錘體，拉動(dòng)染色體向不同方向運(yùn)動(dòng)，引起染色體不對(duì)稱分離及微核形成，證明了BRCA1在調(diào)節(jié)中心粒復(fù)制過程中的重要作用10。2.3 BRCA1與轉(zhuǎn)錄調(diào)控BRCA1與轉(zhuǎn)錄調(diào)控隨著對(duì)BRCA1功能研究的不斷深入，BRCA1在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中的作用越來越受到關(guān)注。將BRCA1C-末端(1528-1683aa)與GAL4DNA結(jié)合區(qū)融合后，可激活GAL4依賴的啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄，證明BRCA1確實(shí)具有轉(zhuǎn)錄激活功能。并且，BRCA1能夠直接或間接與多種轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子相互作用，如DNA聚合酶II、RNAhelicaseA等。BRCA1雖不能特異性結(jié)合DNA,但BRCA1能夠與一些轉(zhuǎn)錄因子或轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子相互作用，調(diào)節(jié)下游基因的轉(zhuǎn)錄活性，如p53、c-myc、CtIPCtBP、STAT1和P300等。基因芯片研究發(fā)現(xiàn)，外源性表達(dá)BRCA1能增強(qiáng)或抑制某些基因的轉(zhuǎn)錄，如p21、p27、Gadd45、14-3-35、R等。BRCA1C-末端與腫瘤相關(guān)的突變既可使C