Rad51与癌症(1)
【摘要】重组蛋白A(recombination protein A,Rad51)是DNA双链断裂修复的一个重要组成成分，对于维持基因的稳定性起着关键的作用，Rad51基因的突变与人类多种肿瘤的发生、发展、转归和耐药密切相关。本文对近年来Rad51在癌症方面的研究进展作一综述。
【关键词】重组蛋白A；癌症；基因修复
【中图分类号】R245.31+5【文献标识码】A【文章编号】1044-5511(2011)10-0005-03
【Abstract】Recombinant protein A ( recombination protein A, Rad51 ) is DNA double-strand break repair is an important component of, for maintaining genetic stability plays a crucial role, mutations in the Rad51 gene and human tumor occurrence, development, prognosis and resistance are closely related. Now in recent years Rad51 and cancer review the progress in the research of.
, http://www.100md.com
【Key-word】 Recombination protein A;Carcinma; gene repair
研究表明，在正常DNA复制过程中复制叉的破坏及淋巴细胞生成过程中的抗原受体重组和电离辐射、烷化剂、拓扑异构酶II抑制剂等可造成DNA双链断裂(doublestrand breaks,DSBs), Rad51作为高度保真的同源重组修复(homologouss recombination,HR)的中心分子，参与维持基因的稳定性、DNA损伤感应和细胞周期关卡的复杂信号通路， Rad51蛋白水平的升高引起染色体的易位、基因缺失、复制或杂合性缺失。目前在人类一些上皮源性恶性肿瘤中发现Rad51的过表达，在肿瘤的发生、发展以及凋亡等过程中起着重要作用。现对近年来Rad51与癌症相关的研究进展作一综述。
1 Rad51的生物学特性
Rad51是真核生物体内的一种蛋白质，相当于原核生物的RecA。包括此基因在内，共有Rad51、Rad51L1/B、Rad51L2/C、Rad51L3/D、XRCC2、XRCC3以及DMC1七种类似RecA的基因，于同源重组中扮演主要角色，参与搜寻同源部位与DNA的配对过程[1]。人类Rad51基因位于15q15.1区，全长30Kb，由9个外显子和8个内含子编码着一条339个氨基酸且相对分子量为4.4×104的蛋白质Rad51[2]，主要参与DNA修复和重组。它结合单链和双链DNA，表现出ATP依赖性，通过DNA分子间的同源配对和链交换进行修复[3]。近年研究表明Rad51蛋白直接或间接地与P53、P21、PTEN、BRCA1和BRCA2有相互作用[4，5]。当致DNA损伤因子如电离辐射等作用于细胞而产生DSBs后，断裂的DNA未端首先被单向5，-3，核酸外切酶水解，RPA(ssDNA结合蛋白)结合在ssDNA上，然后，Rad51蛋白置换出RPA并与单链DNA(single strand DNA,ssDNA)3,未端结合，形成ssDNA-Rad51核蛋白细丝，同时Rad51可识别另一段与受损DNA序列相同的姐妹链并在其母链上切口，两条链间发生重组交换。最后，在其它酶的作用下切开交叉边接处，连接新合成的链。Rad51需要与其它蛋白共同完成同源重组的过程，Rad51置换RPA是由重组调节蛋白BRCA2、Rad51B、Rad51C、Rad51D、Rad52、XRCC2、XRCC3所调控，BRCA1、PALB2、CHK2、SWS1亦是HR所必须的协助重组调节蛋白。在体外模仿Rad51引导的链交换过程表明RXCC2与Rad51D、XRCC3与Rad51C复合物都能催化DNA链的配对与交换。Liu等[6]研究认为XRCC3/RAsD51C异二聚体参与了交叉链的切开，Rad52结合到RPA-ssDNA复合物上形成Rad52-RPA-ssDNA核蛋白复合体，这个复合体能促使Rad51与ssDNA结合。Rad51-ssDNA丝形成后，Rad54通过从异源双链DNA上移除Rad51来交换叉的移动。另外，在不同类型的DNA损伤中，BRCA1在多个引起细胞周期停滞的通路中起作用。它作为非特异性E3泛素连接酶与MSH2、MSH6、RNA聚合酶II、P300/CBP形成复合体在DNA修复中起作用。Rad51通过BRCA2上的一系列BRC重复序列与BRCA2相互作用，BRCA2与Rad51结合使Rad51从核蛋白丝上解离出来。
, 百拇医药
2Rad51与癌症的关系
适当水平的Rad51对修复自发性的DNA损伤是必需的，敲除Rad51基因将导致小鼠胚胎的死亡,分别敲除Rad51的5个同系物鸡DT40细胞系中均存在Rad51的高表达，这表明Rad51同系物的缺乏可能通过Rad51的高表达得到弥补。另外，原癌基因改变Rad51的表达、磷酸化、核内定位和功能后，总DNA修复效率改变了，并且导致了肿瘤的发生。相反Rad51的表达通过导致基因组的不稳定来参与肿瘤的演进并导致肿瘤细胞对放疗和化疗药物的抵抗力[7]。Shauna等[8]认为，哺乳动物野生型Rad51的过表达弥补了基因Brca2缺乏而造成的同源重组缺陷，这主要依赖于Rad51缺乏的细胞核内聚集来促进同源组修复。以往的研究发现人类多种肿瘤都存在Rad51蛋白的高表达[9],约50%的人类肿瘤都存在P53基因的突变。有趣的是，Lazaro-T等[10]研究发现野生型P53既能抑制Rad51的转录又能抑制Rad51蛋白的活性，对Rad51与P53是如何在肿瘤的发生、发展过程中发生作用的，目前主要有：①HR缺陷造成基因组的不稳定是有害的，通过P53的突变使Rad51蛋白水平的升高来弥补HR的缺陷；②P53的突变导致Rad51蛋白的水平升高，而后，为了抑制Rad51的水平导致HR基因突变而引起HR缺陷二种解说[11]。这就解释了在一些BRCA+/-的携带者中，第2个等位基因的突变会更迟发生的原因。目前已发现DNA损伤修复主要是通过碱基切除、核苷酸切除、错配及DNA链断裂修复等途径[12]，这些修复系统的遗传性和获得性缺陷，均会引起相应的DNA损伤修复功能改变和基因组稳定性降低，进而导致基因突变和细胞癌变。
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2.1 Rad51与头颈部鳞状细胞癌
姚薇等[13]对手术切除的喉癌组织及体外培养的喉癌细胞系进行Rad51免疫组化染色，结果发现喉癌组(84.6%)与声带息肉组(10%)相比、临床分期低组与分期高组相比、病理分级高组与分级低组相比、有淋巴结转移与无转移组相比，Rad51的表达水平明显更高，Rad51在喉癌发生、发展中可能起着重要作用，可以作为肿瘤的分期、分级和判断其恶性程度的标志。用Rad51反义寡核苷酸或Rad51抑制剂来降低Rad51蛋白的水平，可以使肿瘤对放疗敏感，提高治愈率。Lu等[14]研究Rad51与P53基因的两个SNP与HNSCC的关系，发现与其它的基因型相比，尤其在p53Arg72Arg基因型存在的情况下，Rad51基因172TTz纯合子降低了HNSCC的患病危险；而Rad51基因135G/C及p53Arg72Pro的SNP与HNSCC的患病危险无关。有研究报道，Rad51C-3429的多态性与HNSCC的患病危险性下降有关，Rad51C-3429的保护效应在吸咽过度者中最为显著[15]。Cho等[16]研究发现同时携带DNA修复基因Hoggl和XRCC1的两个危险基因型，鼻咽癌危险是一般人群的3倍，高于单独携带其中的危险型。戴穹等[17]研究发现X线修复XRCC1 Arg194Trp多态性可能与鼻咽癌风险相关，Arg399Gln多态性与鼻咽癌的发生无相关性，但与EB病毒感染存在交叉作用，基因型为Arg/Gln和Gln/Gln同时伴有EB病毒感染的个体患鼻咽癌的风险增加。Cao等[18]报道XRCC1的危险基因型增加了鼻咽癌的发生风险。韩为农等[19]利用cDNA阵谱滤膜杂交技术检测人正常鼻咽和鼻咽癌组织中DNA修复基因的差异表达，研究发现，在鼻咽癌中6个DNA修复基因表达上调，12个DNA修复基因表达下调。Dodd等[20]利用基因芯片检测31例鼻咽癌和正常鼻咽组织中2个基因表达下调，27个基因表达上调。刘娜等[21]用RT-PCR方法分析24例鼻咽癌组织和24例正常鼻咽组织中和hoGG1、ADPRT、APE1、MBD4、POLB、XRCC1和LIG3基因的表达。对有表达差异的基因hoGG1和ADPRT进一步验证，免疫组化分析了99例鼻咽癌组织和28例鼻咽非癌组织，结果显示hoGG1和ADPRT基因的表达降低与鼻咽癌的发生发展密切相关。, 百拇医药(罗胜权(综述) 刘庚勋(审校))
【关键词】重组蛋白A；癌症；基因修复
【中图分类号】R245.31+5【文献标识码】A【文章编号】1044-5511(2011)10-0005-03
【Abstract】Recombinant protein A ( recombination protein A, Rad51 ) is DNA double-strand break repair is an important component of, for maintaining genetic stability plays a crucial role, mutations in the Rad51 gene and human tumor occurrence, development, prognosis and resistance are closely related. Now in recent years Rad51 and cancer review the progress in the research of.
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【Key-word】 Recombination protein A;Carcinma; gene repair
研究表明，在正常DNA复制过程中复制叉的破坏及淋巴细胞生成过程中的抗原受体重组和电离辐射、烷化剂、拓扑异构酶II抑制剂等可造成DNA双链断裂(doublestrand breaks,DSBs), Rad51作为高度保真的同源重组修复(homologouss recombination,HR)的中心分子，参与维持基因的稳定性、DNA损伤感应和细胞周期关卡的复杂信号通路， Rad51蛋白水平的升高引起染色体的易位、基因缺失、复制或杂合性缺失。目前在人类一些上皮源性恶性肿瘤中发现Rad51的过表达，在肿瘤的发生、发展以及凋亡等过程中起着重要作用。现对近年来Rad51与癌症相关的研究进展作一综述。
1 Rad51的生物学特性
Rad51是真核生物体内的一种蛋白质，相当于原核生物的RecA。包括此基因在内，共有Rad51、Rad51L1/B、Rad51L2/C、Rad51L3/D、XRCC2、XRCC3以及DMC1七种类似RecA的基因，于同源重组中扮演主要角色，参与搜寻同源部位与DNA的配对过程[1]。人类Rad51基因位于15q15.1区，全长30Kb，由9个外显子和8个内含子编码着一条339个氨基酸且相对分子量为4.4×104的蛋白质Rad51[2]，主要参与DNA修复和重组。它结合单链和双链DNA，表现出ATP依赖性，通过DNA分子间的同源配对和链交换进行修复[3]。近年研究表明Rad51蛋白直接或间接地与P53、P21、PTEN、BRCA1和BRCA2有相互作用[4，5]。当致DNA损伤因子如电离辐射等作用于细胞而产生DSBs后，断裂的DNA未端首先被单向5，-3，核酸外切酶水解，RPA(ssDNA结合蛋白)结合在ssDNA上，然后，Rad51蛋白置换出RPA并与单链DNA(single strand DNA,ssDNA)3,未端结合，形成ssDNA-Rad51核蛋白细丝，同时Rad51可识别另一段与受损DNA序列相同的姐妹链并在其母链上切口，两条链间发生重组交换。最后，在其它酶的作用下切开交叉边接处，连接新合成的链。Rad51需要与其它蛋白共同完成同源重组的过程，Rad51置换RPA是由重组调节蛋白BRCA2、Rad51B、Rad51C、Rad51D、Rad52、XRCC2、XRCC3所调控，BRCA1、PALB2、CHK2、SWS1亦是HR所必须的协助重组调节蛋白。在体外模仿Rad51引导的链交换过程表明RXCC2与Rad51D、XRCC3与Rad51C复合物都能催化DNA链的配对与交换。Liu等[6]研究认为XRCC3/RAsD51C异二聚体参与了交叉链的切开，Rad52结合到RPA-ssDNA复合物上形成Rad52-RPA-ssDNA核蛋白复合体，这个复合体能促使Rad51与ssDNA结合。Rad51-ssDNA丝形成后，Rad54通过从异源双链DNA上移除Rad51来交换叉的移动。另外，在不同类型的DNA损伤中，BRCA1在多个引起细胞周期停滞的通路中起作用。它作为非特异性E3泛素连接酶与MSH2、MSH6、RNA聚合酶II、P300/CBP形成复合体在DNA修复中起作用。Rad51通过BRCA2上的一系列BRC重复序列与BRCA2相互作用，BRCA2与Rad51结合使Rad51从核蛋白丝上解离出来。
, 百拇医药
2Rad51与癌症的关系
适当水平的Rad51对修复自发性的DNA损伤是必需的，敲除Rad51基因将导致小鼠胚胎的死亡,分别敲除Rad51的5个同系物鸡DT40细胞系中均存在Rad51的高表达，这表明Rad51同系物的缺乏可能通过Rad51的高表达得到弥补。另外，原癌基因改变Rad51的表达、磷酸化、核内定位和功能后，总DNA修复效率改变了，并且导致了肿瘤的发生。相反Rad51的表达通过导致基因组的不稳定来参与肿瘤的演进并导致肿瘤细胞对放疗和化疗药物的抵抗力[7]。Shauna等[8]认为，哺乳动物野生型Rad51的过表达弥补了基因Brca2缺乏而造成的同源重组缺陷，这主要依赖于Rad51缺乏的细胞核内聚集来促进同源组修复。以往的研究发现人类多种肿瘤都存在Rad51蛋白的高表达[9],约50%的人类肿瘤都存在P53基因的突变。有趣的是，Lazaro-T等[10]研究发现野生型P53既能抑制Rad51的转录又能抑制Rad51蛋白的活性，对Rad51与P53是如何在肿瘤的发生、发展过程中发生作用的，目前主要有：①HR缺陷造成基因组的不稳定是有害的，通过P53的突变使Rad51蛋白水平的升高来弥补HR的缺陷；②P53的突变导致Rad51蛋白的水平升高，而后，为了抑制Rad51的水平导致HR基因突变而引起HR缺陷二种解说[11]。这就解释了在一些BRCA+/-的携带者中，第2个等位基因的突变会更迟发生的原因。目前已发现DNA损伤修复主要是通过碱基切除、核苷酸切除、错配及DNA链断裂修复等途径[12]，这些修复系统的遗传性和获得性缺陷，均会引起相应的DNA损伤修复功能改变和基因组稳定性降低，进而导致基因突变和细胞癌变。
, http://www.100md.com
2.1 Rad51与头颈部鳞状细胞癌
姚薇等[13]对手术切除的喉癌组织及体外培养的喉癌细胞系进行Rad51免疫组化染色，结果发现喉癌组(84.6%)与声带息肉组(10%)相比、临床分期低组与分期高组相比、病理分级高组与分级低组相比、有淋巴结转移与无转移组相比，Rad51的表达水平明显更高，Rad51在喉癌发生、发展中可能起着重要作用，可以作为肿瘤的分期、分级和判断其恶性程度的标志。用Rad51反义寡核苷酸或Rad51抑制剂来降低Rad51蛋白的水平，可以使肿瘤对放疗敏感，提高治愈率。Lu等[14]研究Rad51与P53基因的两个SNP与HNSCC的关系，发现与其它的基因型相比，尤其在p53Arg72Arg基因型存在的情况下，Rad51基因172TTz纯合子降低了HNSCC的患病危险；而Rad51基因135G/C及p53Arg72Pro的SNP与HNSCC的患病危险无关。有研究报道，Rad51C-3429的多态性与HNSCC的患病危险性下降有关，Rad51C-3429的保护效应在吸咽过度者中最为显著[15]。Cho等[16]研究发现同时携带DNA修复基因Hoggl和XRCC1的两个危险基因型，鼻咽癌危险是一般人群的3倍，高于单独携带其中的危险型。戴穹等[17]研究发现X线修复XRCC1 Arg194Trp多态性可能与鼻咽癌风险相关，Arg399Gln多态性与鼻咽癌的发生无相关性，但与EB病毒感染存在交叉作用，基因型为Arg/Gln和Gln/Gln同时伴有EB病毒感染的个体患鼻咽癌的风险增加。Cao等[18]报道XRCC1的危险基因型增加了鼻咽癌的发生风险。韩为农等[19]利用cDNA阵谱滤膜杂交技术检测人正常鼻咽和鼻咽癌组织中DNA修复基因的差异表达，研究发现，在鼻咽癌中6个DNA修复基因表达上调，12个DNA修复基因表达下调。Dodd等[20]利用基因芯片检测31例鼻咽癌和正常鼻咽组织中2个基因表达下调，27个基因表达上调。刘娜等[21]用RT-PCR方法分析24例鼻咽癌组织和24例正常鼻咽组织中和hoGG1、ADPRT、APE1、MBD4、POLB、XRCC1和LIG3基因的表达。对有表达差异的基因hoGG1和ADPRT进一步验证，免疫组化分析了99例鼻咽癌组织和28例鼻咽非癌组织，结果显示hoGG1和ADPRT基因的表达降低与鼻咽癌的发生发展密切相关。, 百拇医药(罗胜权(综述) 刘庚勋(审校))
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