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乳腺癌BRCA1基因研究进展


4付员根.BRCAI基因的功能及其上游调控序列结构功能
特征[J].癌变・畸变・突变,2002,14(1):47—49.
5许奕.BRCAl的研究进展[J].北京医学,2005,27(1):
50—5 2.


启动子异常甲基化在肿瘤的发生过程中是一 个频发的早期事件,可以作为肿瘤的分子生物学标 志,用于肿瘤的早期诊断、高危人群的监测和肿瘤 风险评估。但是针对于启动子关键位点甲基化的 研究国内外学者还处在起步中,对于散发性和家族 性乳腺癌BRCAl启动子甲基化是否存在与临床病 理数据之间有着显著相关性的关键性位点,还没有 定论。除此之外甲基化作为表观遗传学的一部分 固然有它遗传背景的成分,但是甲基化在人的一生 当中绝不是一成不变的,它可能受到生活方式和周 围环境的影响,例如一碳代谢途径可能参与了DNA 的甲基化过程,而食物中含有的通用的甲基供体
数分裂,在细胞和个体间世代传递基因表达的改
变;相对于传统遗传学信息,是更高层次、更专化的
)和非乳腺癌特 引。我国学者朱
遗传信息¨川。表观遗传学包括基因组印记,甲基
化和染色质重塑,x染色体失活等。其中甲基化是 研究得最清楚,也是最重要的表观遗传修饰形式。 在DNA甲基转移酶(DNA methyhmnferase,DNMT)
制¨副j它可能通过以下几个方面进行干预:(1)直 接机制是甲基化使DNA的空间构象发生变化从而
阻遏了转录因子与转录调节位点的结合;(2)改变 染色体结构抑制转录因子结合;(3)增强阻遏蛋’白 与转录调节位点结合从而产生竞争抑制。 有鉴于此,许多研究者对不同肿瘤的不同易感 基因启动子的甲基化进行了大量的研究。其中对 乳腺癌¨6,。j结肠癌‘”j、卵巢癌‘18】的研究都取得重 要进展。经过多年的努力,甲基化的研究已经发展 到从对其区域的定位、发生机制的探索到甲基化与 大量临床病理资料建立有机的联系,继而到对甲基 化特异性关键性位点以及甲基化程度对转录水平 的影响等更深层次的探索。首先BRCAl启动子高 甲基化与散发性乳腺癌发生的关系已经基本明 确‘19,20]。继而Rice等[21]对21例散发性乳腺癌患 者BRCAl基因CpG岛中30个CpG位点的甲基化 情况和基因转录水平进行研究后提出CpG.岛甲基 化与基因转录抑制有关。Cameron Snell等∞副经过 对BRCAl相关患者的外周血进行该基因研究后提 出外周血BRCAl甲基化可能发生在肿瘤患者非癌
cancer—specific mort
BRCAl甲基化 决定细胞类型的不是基因本身而是基因表达
模式,表达模式即某个基因何时表达、何地表达、如 何表达、表达多少。而基因的表达模式在细胞之间 的传递并不仅仅依赖细胞内的DNA序列信息,表 观遗传学也是影响表达模式的一个重要因素。表 观遗传学是非DNA序列特异的,经有丝分裂和减
转录激活作用∞。。
1.3
promoter2,与此对应有2个不同的第一外显子ex—
onla(1581—1701)、exonlb(1858—2236)和与之相
应的mRNA,两者共同调节BRCAl的转录活性,且
两者活性保持一定比例并以promoterl为主”』。1 到1191之间可能包含增强子,而1191到1357之 间可能包含沉默子结构。BRCAI启动子区域内无
signaling[J].Mol Cell,2004,14(3):405-410.
start
sites generate two forms
of BRCAl
mRNA'[J].Hum
Mol Genet,1995,4(12):2259—2264.
些都提示,年基化的进程也许并不是杂乱无章的, 而是存在一个或者几个甲基化中心。总之DNA甲
基化已经被视为继突变之后导致BRCAl沉默的又 一重要原因。
异性死亡率(
l一 ay2|ti)1a. l cau,q抡mortality
益民提出了BRCAI甲基化具有位点特异性,指出 一189~一19是甲基化关键部位,与转录抑制关系 密切K6I。在甲基化特异性位点方面,在对人乳腺
万方数据
・292・
组织中BRCAl基因的研究结果也表明,启动子区 Spl和CTCF结合位点突变与否将决定该区域CpG 岛的甲基化状态【2¨。David
质粒模型对BRCAl的CRB位点突变后的甲基化 模式进行研究得出在转录因子结合的特殊位点发 生突变可能与甲基化共同影响肿瘤的发生ⅢJ。这
[J].science,1994,266(5182):66—70.
Xu CF,Brown MA,Chanmber,et a1.Distinct transcription
概率明显增高,预后较差。BRCAl的突变可以发 生在任意一个外显子,但以外显子11、2、20为最
多,其中在ll的突变可以占到55%左右。迄今为 止,国内外已发现的BRCAl基因胚系突变及多态 已达l 000余种。虽然国外的一些研究报道过某些 人种的突变热点¨2|,但是对中国人群的研究还没 有发现突变热点。
protein 1.2
1,APl)结合位点o“。
BRCAl蛋白的结构
从仅仅关注外显子的突变到启动子甲基化的研究 是一大进展。而从BRCAl基因的相关改变与临床 病理资料的联系这一宏观研究到关注其基因沉默 与mRNA甚至蛋白低表达之间的关系,再到 BRCAl基因改变的关键位点的深层次探索则将
BRCAl基因的研究在深度上又推进一步。
腺癌中,BRCA!启动子的高甲基化现象更使其成为l了研究的热点。本文将对BRCAI的结构与功能、遗传
背景及其未来应用的展望这三部分进行综述∥并重点介绍BRCAI启动子甲基化与乳腺癌的关系,以及
近年来对BRCAI启动子甲基化的研究进展。
【关键词】乳腺癌;BRCAl;甲基化;突变 【中圈分类号】R737.9;R730.23【文献标识码】A
suppressor早期机
的发生密切相关,但不同基因背景的个体处于同等
暴露水平时对乳腺癌的易感性是不同的。这种基 因背景的差异决定了个体患乳腺癌风险的大小"J。 目前在基因水平对BRCAI表达紊乱原因的研究主 要集中在突变与表观遗传学两个方面。
2.1
BRCAl的结构与功能 BRCAl基因定位于17q2l,长约81 Kb。共有
有两个长约95个氨基酸残基的串联重复序列,对
细胞周期监控与DNA损伤修复起重要作用。两个 BRCT交界处形成一个疏水沟,能够识别磷酸化的 丝氨酸、苏氨酸和苯丙氨酸等,这一区域常在乳腺
1.1,BRCAl基因的结构
24个外显子,其中第1、4号外显子不编码氨基酸, 第11号外显子最长,约3.4 Kb,占整个编码区的
2.2
组织中并与疾病发展有关系。Feng Jing等心引提出
血浆BRCAl启动子甲基化可以作为比以往更加敏 感的指标来诊断散发性乳腺癌。至此,我们已经在 癌组织、外周血的体细胞、外周血的血浆中都找到 了BRCAl启动子甲基化与乳腺癌的相关性。当 然,如上所述与临床病理资料的相关性也有一定的 进展,LaKhani SR在分析了大量临床病理资料后提 出BRCAt甲基化与ER,PR,‘HER2之间的关系,既 BRCAl启动子甲基化的患者总是倾向于ER一、 PR一、HER2一、p53+【“J。2009年,Xinran Xu提出 BRCAI启动子甲基化增加了乳腺癌特异性的死亡 率(breast
TATA盒,其CAAT盒位于1433—1437之间,GT盒
位于1427—1432之间。另外在调控区内存在一些
BRCAl的功能 如上所述,BRCAI的结构决定了它蛋白的主
作者单位:哈尔滨医科大学附属肿瘤医院乳腺外科(哈尔滨150081) 作者简介:薛伟男,男,(i983一),硕士在读,从事家族性乳腺癌的表观遗传学研究。 通讯作者:庞达,E—mail:pangdasir@163.c'om
差的最重要的抑癌基因【l J。自从,1994年MIKI 等瞳1人在染色体。17q21成功的将其定位并克隆分
离后,经过十几年的不懈努力,我们对BRCAI基因 的了解已经有了相当的广度和深度。在广度方面
protein,CREB)结合位点。1610—1614间
factor activator
有转录因子激活蛋白1(transcription
・291・
的作用下,甲基基团被合成到胞嘧啶第5位碳原子
上即被称为胞嘧啶韵甲基化。目前研究最多的是
基因启动子CpG岛的甲基化。Takai等¨¨将CpG 岛定义为长度不小于500,bp、GC含量不小千55%、 CpG含量与期望含量之比不小于0.65的区域。越
来越多的研究表明通过扈动子区域CpG岛甲瑾化
导致的肿瘤抑癌基因(tumor
doi:10.3969/j.issn.1002—3070.2010.03.027
乳腺癌易感基因BRCAI(breast
tibility gene
cancer
suscep—
转录因子结合构件,如1406—1413之间存在环磷
腺苷反应元件结合蛋白(CAMP
binding
response element—
1)是迄今为止发现的与乳腺癌发生有

BRCAl蛋白由1863个氨基酸组成。并具有以
下三级结构:(1)BRCAl蛋白质N端形成锌指结构
域,富含半胱氨酸和组氨酸,并与另一蛋白BARDl
(BRCAl一associated
ring domain
protein)作用,两者
均具有泛素连接酶的作用p1;(2)C末端为一酸性
结构域,称为BRCT(BRCAl C—terminus),它是含


BRCA2[J].Science,2003,302(5645):643—646.
Miki Y,Swensen J,Shattuck ED,et a1.A strong candidate for the breast and ovarian
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