BRCA1與乳腺癌

羅娟娟

(皖南醫學院 安徽蕪湖 241000)

BRCA1( breastcancelsusceptibility gene1，BRCA1)是世界上第一個被發現的家族性乳腺癌抑癌基因，定位于17q21，在乳腺癌高發家族中BRCA1的突變率為45%，在乳腺癌和卵巢癌均高發的家族中突變率為90%。研究BRCA1對乳腺癌早期診斷，臨床分級，輔助化療以及預后評估具有重要意義。

乳腺癌是最常見的惡性腫瘤之一，Kluk BJ等最新報道，2010年在美國診斷為浸潤性乳腺癌的近207 090例，死亡率僅次于肺癌［1］。近20年來，乳腺腫瘤的發病率在我國呈明顯上升趨勢，其發病率已經高居女性腫瘤的第1位，嚴重威脅廣大女性的健康和生命。90年代初人們通過遺傳連鎖分析發現了第1個家族性乳腺腫瘤易感BRCA1，并成功克隆獲得BRCA1基因的全長序列，從此使BRCA1基因的研究迅速開展起來。目前的研究發現BRCA1不僅參與DNA損傷修復、細胞凋亡、基因轉錄及細胞周期調控等多種重要細胞活動，而且在維持基因組穩定性中起重要作用［2－5］。本文就近年來國內外關于BRCA1的系列研究作一綜述。

1 BRCA1基因及編碼蛋白的結構

Hall等［6］發現 BRCA1定位染色體17q21位點，在染色體上的跨度大約為100 kb，編碼區為55.5 kb，含高達41.5的Alu重復序列 ，含24個外顯子，其中22個為編碼蛋白，2個為非編碼的蛋白。其基因產物是1 863個氨基酸所構成的磷酸化蛋白質，相對分子量約200 000。其蛋白的N末含有一鋅指結構域，該環指功能域由保守的半胱氨酸和組氨酸殘基組成，介導蛋白與蛋白以及蛋白與DNA的相互作用。C段含有高度保守的兩個BRCT串聯結構功能域，該功能區由85～95個氨基酸組成中心部分，是保守的疏水氨基酸。BRCA1的第11外顯子是最大的外顯子，編碼約60%的蛋白質，該蛋白中部帶有兩個核定位信號，NLS1(氨基酸5O1 KCKRKRRSO7)和 NIS2(607KKNRI RRK 614)，能與核轉運信號受體的a亞單位結合，發揮引導BRCA1蛋白進入核內的作用，從而產生多種重要的生物學功能。

2 BRCA1的基因表達與轉錄調控

研究表明BRCA1mRNA的表達受到嚴格調節，BRCA1mRNA在人乳腺癌上皮和腫瘤細胞中的表達是隨細胞周期變化而變化的，在G1期的中后期，DNA合成前，BRCA1mRNA，和蛋白的表達增加，到G1/S的交界處或者S期的早中期達到高峰。在S或G2期又有所下降，隨著對BRCA1的蛋白表達在G1/S期轉換點達到最高，磷酸化程度也達到最高水平。人為將BRCA1C末端(1528－1863aa)與GAL4DNΑ結合區融合，可激活GAL4依賴的啟動子轉錄，但BRCA1只能非特異性結合DNA序列，它的轉錄活性依賴特異性結合DNA的轉錄因子作為向導［7］。BRCA1與這些轉錄因子或轉錄調節因子互相作用，如P53、c-myc、CtIP、CtBP等，調節下游基因的轉錄活，基因芯片研究還發現外源性表達BRCA1能夠增強或者是抑制某些因子的轉錄，如 P21、P27 、ER 等［8，9］。此外，編碼 BRCA1 C末端相關基因的突變不僅可以廢除C末端與RNA聚合酶的相互作用，還可使C末端轉錄調節活性失活，證明BRCA1的轉錄調節在腫瘤的發生過程中起重要的作用［10］。

3 基因突變與DNA損傷

3.1 基因突變 研究發現BRCA1基因突變女性攜帶者，其在70歲累計患乳腺癌的危險度為85% ～90%，患卵巢癌危險度為63%。作為腫瘤抑止基因，BRCA1可發生多形式、多位點的基因突變，突變可分布于整個編碼區域，并沒有明顯的熱點形成，大多數為缺失、插入或無義突變，生成終止密碼子，使蛋白質來不及完成翻譯就被終止，出現截短蛋白［11］。這種形式的基因突變引起乳腺癌發病的危險度可達80% ～90%，但仍有34%的BRCA1不會有中斷蛋白的翻譯而僅僅改變肽鏈氨基酸。另外，還有錯義突變、內含子、外顯子剪切位點突變以及多態現象等，文獻報道以外顯子11(48.5%)、2(18.6%)、20(9.2%)、5(8.2%)為多見［12－13］。BRCA1基因在世界各地不同地區乳腺癌中的突變情況存在差異［14］，Bergman A 等［15］研究瑞典24例家族性乳腺癌－卵巢癌患者中BRCA1突變率為75%。張海添等［16］研究144例乳腺癌標本，發現20例BRCA1基因堿基改變，總突變率為13.19% ，其中錯義突變率為11.1%。國內外對于BRCA1測突變報道外顯率不同可能與遺傳背景、入選標準、地域、種族等有關。

3.2 DNA損傷修復 DNA損傷后，DNA損傷傳感器首先發出損傷信號。此后在BRCA1的作用下，多個修復蛋白組成復合體，目前發現較重要的途徑與蛋白復合體有3個:ATR－TopBP1途徑、BRCA1－RAD 50－MRE11－NSB1聚體、BRCA1－BRCA2－RAD51三聚體。TopBP1(TopoisomeraseⅡβ binding protein1)主要介導是ATR信號途徑，8個BRCT(BRCA1羧基末端)功能域，參與DNA損傷修復。BRIP1/BACH1編碼的蛋白質產物能與BRCT重復序列直接結合發生作用，參與BRCA1基因的DNA損傷和修復過程［17］。當BRIP1與BRCA1發生反應所需的氨基酸殘基發生突變時，BRCA1的DNA雙鏈斷裂修復功能就會受到干擾。同樣，DNA損傷修復過程中如果缺少BRCA1，則BRCA2和RAD51就不能形成聚集并進行修復。此外，在沒有BRCA1基因表達的乳腺癌細胞中，射線誘導細胞DNA損傷BRCA1－RAD50－MR E11－NSB1也不能發生聚集。BRCA1能夠與一系列DNA修復蛋白形成BRCA1基因相關基因組監控復合體，對異常DNA結構和受損 DNA的進行識別，此復合體由RAD50－MRE11－NBS1復合物以及 MLH1、BLM 、MSH2、ATM、等多種 DNA 修復因子組成［18］。

4 BRCA1相關性乳腺癌的病理學與免疫組化特點

有研究表明，BRCA1突變攜帶者中，三陰性乳腺癌及髓樣癌的發現比例越來越高［19－21］。且常表現為腫瘤體積大、惡性程度高、腫瘤侵襲性強、ER陰性者居多，易發生局部復發和遠處轉移［22，23］。同時，也有相關研究發現乳腺導管癌的BRCA1突變率低于乳腺浸潤性癌［24］。對于乳腺癌的轉移的結果與BRCA1突變是否存在相關性，有一定的分歧，KAR研究發現BRCA1基因突變者的腋窩淋巴結轉移率高，而Eisinger、Armes和Robinsin小組沒有發現上述差異性。國內趙時梅等［25］的研究結果顯示乳腺癌旁正常上皮，輕、高、不典型增生上皮及癌組織中BRCA1表達呈遞減趨勢，而且隨病變發展其表達量呈進一步下降趨勢，其亞細胞定位也從細胞核向胞漿改變，BRCA1蛋白的表達與組織學類型、腫瘤大小無關，但隨著淋巴結轉移的出現和病理學分級的增加，BRCA1蛋白的表達逐漸減少。

5 結語

BRCA1基因是乳腺癌形成和發展過程的重要生物學標記，為進一步研究乳腺癌的靶基因治療和預后預測提供了很好的實驗據。BRCA1從發現至今，一直是人們研究乳腺腫瘤的熱點問題，人們對其認識已從單純的抑癌基因擴展為參與多種功能調節、維持基因組穩定的重要因子。然而BRCA1能否作為乳腺癌獨立的診斷預后指標及怎樣對基因突變攜帶者進行有效的預防，有待于進一步證實和研究。

［1］Kluk BJ，Fu Y，Formolo TA.Sporadic breast cancer［J］.Int J Biol Sci.2010 ，6(5):513-524.

［2］Deng CX.BRCAl:Cell cycle checkpoint，genetic instability，DNA damage response and cancer evolution［J］.Nucleic Acids Research，2006，34(5):1416-1426.

［3］De SierviA，De Luca P，Byun JS，et al.Transcrip tional autoregulation by BRCA1［J］.Cancer Res，2010，70(2):532-542.

［4］Morris JR，Boutell C，Keppler M，et al.The SUMO modification pathway is involved in the BRCA1 response to genotoxic stress［J］.Nature，2009，462(7275):886-890.

［5］Rakha EA，El-Sheikh SE，Kandil MA，et al.Ciech AnoverA1 Intracellular protein degradation from a vague idea thru the lysosome and the ubiquitin proteasome system and onto human diseases and drug targeting［J］.1Exp BioMed(Maywood)，2006，231:119.

［6］Hal JM，Lee MK，Newman B，et al.Linkage of early—onset familial breast cancer to chromosome 17q21［J］.Science，1990，250:1684-1689.

［7］Mullan PB，Quinn JE，Harkin DP.The role of BRCA1 in transcriptional regulation and cell cycle control［J］.Oncogene，2006 ，25(43):5854-5863.

［8］Rakha EA，El-Sheikh SE，Kandil MA，et al.Expression of BRCA1 protein in breast cancer and its prognostic significance［J］.Human Pathology，2008，39(6):857-865.

［9］Valgerdur B，Olafur AS，Sigridur KB，et al.Eigenetic silencing and deletion of the BRCA1 gene in sporadic breast cancer［J］.Breast Cancer Research，2006，8(4):1-10.

［10］Furuta S，Wang JM，Wei S，et al.Removal of BRCA1/Ct IP/ZBRK1 repressor complexon ANG1 promoter leads to accelerated mammary tumor growth contributed by prominent vasculature［J］.Cancer Cell，2006，10(1):13224.

［11］Philippe M，Pierre OC，Mary KB，et al.Twenty-three novel BRCA1and BRCA2 sequence variations identified in a cohort of Swiss breast and ovarian cancer families［J］.Cancer Genetics and Cytogenetics，2006，169(1):62-68.

［12］Mailet P，Chappuis PO，Khoshbeen-Boudal M，et al.Twenty-three novel BRCAI and BRCA2 sequence variations identified in a cohort of Swiss breast and ovarian cancer families［J］.Cancer Genetics and Cytogenetics，2006.169:62-68.

［13］Fatima HV，Patricia MM，Rita DB，et al.Amilial breast/ovarian cancer and CA1/2 genetic screening:the role immunohisto chemistry as an add itional method in the selection opatients［J］.JHC Express，2007，6(10):1369 .

［14］Hall MJ，Reid JE，Burbidge LA，et al.BRCA1 and BRCA2 mutations in women of different ethnicities undergoing testing for hereditary breast-ovarian cancer［J］.Cancer，2009，115(10):2222-2233.

［15］Bergman A，Flodin A，Engwall Y，et al.A high frequency of germline BACA1/BRCA2 mutations in western Sweden detected with complementary screening techniques［J］.Familial Cancer，2005，4:89-96.

［16］張海添，陸云飛，曾健林，等.散發性乳腺癌中BRCA1和BRCA2基因突變的研究［J］.中華外科雜，2007，45(7):480-482.

［17］De Nicolo A，Tancredi M，Lombardi G，et al.A novel breast cancerassociated BRIP1(FANCJ/BACH1)germ-line mutation impairs protein stability and function［J］.Clin Cancer Res，2008，14(14):4672-4680.

［18］Chen L，Nievera CJ，Lee AY，et al.Cell cycle-dependent complex formation of BRCA1CtIPMRN is important for DNA double-strand break repair［J］.J Biol Chem，2008，283(12):7713-7720.

［19］Cleator S，Heller W，Coombes RC.Triple-negative breast cancer:therapeutic options［J］.Lancet Oncol，2007，8(3):235.

［20］Cheang MC，Voduc D，Bajdik C，et al.Basal-like breast cancer defined by five biomarkers has superior prognostic value than triple-negative phenotype［J］，Clin Cancer Res，2008，14(5):1368

［21］Fasano J，Muggia F.Breast cancer arising in a BRCA-mutated background:therapeutic implicators from an animal model and drug development［J］，Annals of Oncology，2009 ，20(4):609.

［22］Levy-Lahad E，Friedman E.Cancer risks among BRCA1 and BRCA2 mutation carriers［J］.Br J Cancer，2007，96(1):11-15.

［23］Lee EY.Promotion of BRCA1-associated triple-negative breast cancer by ovarian hormones［J］.Curr Opin Obstet Gynecol，2008，20(1):68-73.

［24］SMITH KL，ADANK M，KAUFF N，et al.BRCA mutations in women with ductal carcinoma in situ［J］.ClinCancer Res ，2007，13(14):4306-4310.

［25］Noruzinia M，Coupier I，Pujol P，et al.Is BRCA/BRCA2-Related Breast Carcinogenes is Estrogen Dependent［J］.CANCER，2005，(104):135-137.

［26］趙時梅，姚波，嚴龍，等.乳腺癌BRCA1蛋白表達與DNA定量分析的 I臨床研究［J］.廣西醫學，2005，27(3):325-339.