散发性结直肠癌错配修复基因hMLH1的研究进展.docx

散发性结直肠癌错配修复基因hMLH1的研究进展.docx

《散发性结直肠癌错配修复基因hMLH1的研究进展.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《散发性结直肠癌错配修复基因hMLH1的研究进展.docx（6页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

散发性结直肠癌错配修复基因hMLH1的研究进展

散发性结直肠癌错配修复基因hMLH1的研究进展

【关键词】直肠癌

结直肠癌（colorectalcarcinoma,CRC）是我国一种常见的恶性肿瘤,占胃肠道肿瘤的第二位[1]，最近几年发病率有上升的趋势，国外报导占胃肠道肿瘤的第三位,其死亡率占肿瘤死亡的第四位[2]。

早在20世纪50年代,研究者们就提出肿瘤的发生可能为一个多步骤多环节的进程,直到70年代中期随着分子生物学医学技术的进展,发觉了癌基因和抑癌基因,分析肿瘤的形成包括原癌基因的激活和/或抑癌基因的失活的进程，才得以在分子水平上研究其机制。

在大肠癌的发生途径中，除经典的染色体不稳固途径外，1993年Ionow和Aaltonen等第一次发觉,在几乎所有HNPCC肿瘤和约12%～15%的散发性CRC中存在着微卫星上的突变,称作微卫星不稳固（microsatelliteinstability,MSI）,由此提出了另一条途径——错配修复途径[3]（见以下图）

1错配修复基因hMLH1的发觉

错配修复基因是纠正碱基错配的要紧因子，它不同于其它抑制基因对细胞的无序增加具有直接的作用，而是通过修复DNA复制进程中产生的错误，维持基因组的稳固性，幸免突变，间接抑制肿瘤的发生。

目前已发觉人类的MMR系统含有9个错配修复基因[4]，其中以hMLH1和hMSH2功能最为重要,hMSH2和hMLH1基因突变占所有检测到突变的90%以上[5]。

hMLH1是继Fishel等在1993年在HNPCC细胞中第一分离出与大肠杆菌mutS同源的hMSH2以后的MMR家族中的又一个错配基因的发觉。

该基因定位于3p21，是细菌错配修复基因mutl的同源物，与大约30％的HNPCC有关，hMLH1的cDNA全长2484hp，编码长度为2268bp的开读框架，hMLH1蛋白由756个氨基酸残基组成，与酵母错配修复基因hMLH1比较有41％的同源性，hMLH1在结直肠癌中可能起着一种看家基因的作用。

在部份HNPCC患者中hMLH1基因在第4l位密码子有一个C—T突变，使相应的氨基酸残基由丝氨酸变成苯丙氨酸.另外，在HNPCC的患者中还检测到了第578至632位密码子之间的杂合性缺失及从第727位密码子的第一个核苷酸开始的4个核苷酸的缺失，在另外一些病例的第519位密码子那么存在一个T的插入，造成hMLH1蛋白产物的羧基端238个氨基酸残基的缺失。

另外，张晓梅等在结直肠癌患者的体细胞中发觉了位于hMLH1基因第ll5l位碱基T—A的杂合型颠换，致使其第384位编码氨基酸由缬氨酸（Va1）突变成天冬氨酸（Asp），随后的研究结果说明，Va1384Asp作为东亚人hMLH1基因上的一个多态位点。

2错配修复基因的功能和作用机制

hMLH1和其它的MMR基因的大体功能一样，是排除DNA复制进程中由于DNA聚合酶滑移而引发碱基碱基错配和插入缺失突环的形成。

碱基碱基错配损害要紧阻碍非重复的DNA,从而致使单碱基的错配,表现为DNA复制错误（replicationerrors,RER）,而插入缺失环的形成会阻碍DNA重复序列,引发短重复序列的插入或缺失,亦可表现为微卫星的插入或缺失,从而表现为微卫星不稳固（microsatelliteinstablility,MSI）性。

DNA复制进程中,在复制一个重复单位后,子链与模板链分离,然后与下一个或下几个重复单位从头结合,使一个或几个重复单位形成“环凸”区域。

正常情形下该结构可被MMR系统所校正,但MMR系统失常时,子链DNA如继续延伸即可引发突变。

目前MMR基因的作用机制仍不很清楚,推测可能是人类MMR基因编码的错配修复蛋白可彼此作用形成一种多聚复合物,参与细胞错配修复反映。

hMLH1和hPMS2蛋白形成hMutLα二聚体,与结合到DNA链上的hMutS形成一种临时性的复合物,从而启动错配修复,在DNA聚合酶Ⅲ、DNA连接酶、单链结合蛋白、外切核酸酶及增殖细胞核抗原等的参与下,切除含有错配碱基的一段DNA链,然后从头合成一段DNA链,如此就修复了含错配碱基的DNA核苷酸链[6]。

结直肠杆菌细胞中的这种修复机制是通过错配修复系统识别碱基正确的母链和错配的子链来进行修复反映的，即利用两条链的甲基化状态的不同来进行区别的。

一样DNA复制后,子链会在甲基化酶的作用下被甲基化,但在子链合成后的很短时刻内,其可不能被甲基化,如此错配修复系统能区分甲基化的母链和非甲基化的子链,这种修复机制被以为是甲基导向错配修复机制（methyldirectedmismatchrepair），人类错配修复系统也需这种作用。

3MMR基因hMLH1的检测[7]

人们利用各类不同的方式对包括散发性结直肠癌在内的癌症病人的hMLH1基因改变及其引发的相关改变进行检测，目前经常使用的方式如下：

正常或肿瘤组织的微卫星序列通过PCR扩增，聚丙烯凝胶电泳分离或通过荧光PCR自动生成以检测肿瘤组织的微卫星不稳固性；通过异源双链分析检测hMLH1功能；hMLH1突变的直接检测包括，基于DNA的检测技术如PCRSSCP、DGGE，基因组DNA测序；基于RNA的检测技术如RTPCR，cDNA测序等方式。

另外较经常使用的体外耦联的转录翻译反映技术（IVTT）[8]；通过甲基化特异性PCR，检测hMLH1基因甲基化状态，这些方式各有其优缺点，微卫星不稳固性能够间接反映错配修复系统是不是失活，较为简单、靠得住，但只能间接反映错配修复系统的整体情形，而不能直接反映错配修复系统是如何失活的，而且MSI与其它多种因素都有关系，单单MSI不能确信说明MMR系统的改变；异源双链分析用于检测基因功能，因此只能检测基因的功能，而不能反映基因究竟是如何发生转变的；SSCP[9]或DGGE能够检测MMR基因突变情形，但每次反映只能检出检测基因的个别外显子；IVTT法用于检测移码突变，hMLH1基因有40％为移码突变，该方式能够快捷、有效、靠得住地检出基因突变造成的截短型蛋白质，但无法检测其他的突变，如错义突变、部份移码突变等不造成蛋白质截短的MMR基因突变；检测MMR基因甲基化状态能够反映MMR基因甲基化情形，关于肿瘤非遗传机制的研究能够提供一个依据，但甲基化状态的研究反映的只是MMR基因发生改变的可能的一小部份机制罢了。

因此，在对MMR基因进行研究时，咱们有必要时以上技术进行挑选，选其中的几个方式进行实验，使它们能取长不短。

4散发性结直肠癌

临床特点散发性结直肠癌临床特点：

①无一级或二级亲属患结直肠癌者。

②肿瘤多见于右半结肠。

③散发性结直肠癌以DukesB期为主。

④病理形态以隆起型多见。

MMR基因保证了DNA复制的高度保真,一旦MMR基因发生突变或启动子甲基化引发错配修复基因失活致使机体错配修复功能的降低,进而致使整个基因组的不稳固,MMR功能缺点的表现型是高度的微卫星不稳固（MSIH）,又称之为复制错误（replicationerror,RER）阳性，RER阳性的散发性CRC与RER阴性者相较,具有不同的临床病理、分子生物学特点,表现为:

发病年龄较小；多位于近端结肠,且易伴发肠内或肠外其他器官的多发性肿瘤;对某些化疗药物（如5FU、顺铂等）有原发性耐药;肿瘤细胞DNA多为二倍体或近二倍体;低分化腺癌、粘液腺癌及印戒细胞癌多见,但较少发生淋巴结转移,生物学行为较好。

最近几年研究发觉,hMLH1蛋白的表达转变结果能够专门好地预示MMR功能缺点的存在。

基因诊断最近几年研究说明,MMR基因中的hMLH1基因与结直肠癌的发生有超级重要的作用，而错配修复基因的单核苷酸多态性（Singlenucleotidepolymorphisms，SNPs）被以为对结直肠癌的诊断提供了很有效的信息，可是在我国有极少这方面的研究证明这种关系[10]。

PlatzEA等[11]以为核苷酸切除修复基因遗传多态性与结直肠癌的恶性程度有关。

Gryfe等[12]报导MMR功能缺失所致的HNPCC要紧表现为hMSH2的表达缺失,其表达的缺失与体细胞突变相关,而且这些肿瘤具有较好的生物学行为和预后。

Ericaon等[13]报导87%的HNPCC有MMR基因的蛋白表达缺失,其中hMSH2表达缺失率49%,hMLH1的表达缺失率为39%。

在散发性结肠癌中也发觉有MMR系统的功能缺失,尤其是hMLH1和hMSH2的突变是造成某些散发性结肠癌发生的要紧缘故。

只是在散发性结肠肿瘤hMLH1表达缺失率高于hMSH2。

主若是由于hMLH1基因启动子甲基化致使hMLH1基因的转录和翻译而显现蛋白的表达缺失与微卫星不稳固性引发,说明hMLH1基因的突变在散发性结肠癌的发生进程中占有重要的地位。

Lind检测1114例散发性结直肠癌hMLH1和hMSH2的表达，发觉228例显现hMLH1表达缺失，98例显现hMSH2的表达缺失，以为免疫组化是快速有效的检测DNA错配修复缺点的方式，灵敏度为％，特异度100％[14]。

5错配修复基因突变与散发性结直肠癌的关系MMR基因发生突变将致细胞修复错误碱基的功能降低或缺乏，产生结直肠肿瘤细胞DNA微卫星不稳固性（microsatelliteinstability，MSI）与DNA复制过失（replicationerror，RER）阳性，从而使患者肿瘤易感。

PetmitrS等[15]以为错配修复基因的失活和微卫星不稳固性在散发性结直肠癌的进展进程中可能扮演了一个不可轻忽的角色。

更为重要的是MMR缺点会使某些癌基因和抑癌基因的突变取得快速积存，最终阻碍正常细胞的增殖调控。

现已大体确信，MMR基因发生突变致使DNA错配修复系统功能缺点或丧失是HNPCC肿瘤发生的前提条件。

我国的曲灵等对60例散发性结直肠癌的错配修复基因的研究，发觉hMLH1的表达缺失达到%，与国外的Chiaraualli等的研究结果大体一致。

WheelerJM等研究说明，在散发性结肠癌中也发觉有MMR系统的缺点或丧失，一样散发性结肠癌患者DNA中RER检出率约为15%[16]，只是在散发性结肠肿瘤中，MMR基因的突变情形和HNPCC中的突变有所不同，表现为hMLH1基因的突变率远远高于hMSH2基因的突变率。

最近几年来研究发觉MSI的散发性结肠癌中hMLH1等位基因缺失程度较高，而hMSH2等位基因方式缺失的现象极少，这说明hMLH1基因的突变在散发性结肠癌的发作进程中占有重要的地位，提示散发性结肠癌发生可能存在与HNPCC不一样的机制[17]。

关于MMR系统的其它基因hPMS1，hPMS2和hMSH6等，并未检测出有何突变。

提示这几个基因不是散发性结肠癌发生的候选基因。

6问题与展望

最近几年来尽管已经对包括hMLH1在内的MMR缺点与结直肠肿瘤发生的关系有了较深的研究。

可是，尚有很多问题有待解决。

①MMR缺点阻碍细胞凋亡的信号转导与机制目前尚不明确，需要医学工作者不断的深切的研究。

②MMR系统与抑癌基因、癌基因之间的彼此关系有待进一步研究。

③该组基因在参与细胞增殖调控的作用方式及机制需更深人的研究。

④目前在很多医院，对结直肠癌的癌前基因的检测尚未普及或未开展，且对结直肠癌预后的没有跟踪检测[18]，因此需要成立完善且方便的检测方式十分必要。

⑤该组基因对微粒体阻碍的分子机制仍需更进一步的研究。

【参考文献】

[1]郑芝田.胃肠病学[M].第3版.北京:

人民卫生出版社,857871.

[2]MiguelA.RodriguezBigas,EdwardH.Lin,andChristopherH.Crane.AdenocarcinomaoftheColonandRectum[M].cancermedicine，2003.

[3]HaydinAM,JassJR.Emergingpathwaysincolorectalcancerdevelopment[J].LancetOncol,2002,3:

8388.

[4]YuZ,Chen,,BN,et:

anoverview［J］.Environ,Mol,Mutagen,1999,33:

320.

[5]金黑鹰,等.中国人HNPCC家系中hMSH2基因新突变及其功能分析[J].第二军医大学学报，2005，8：

888891.

[6]KristineKleivi,GuroELind,ChieuBDiep,etal.Geneexpressionprofilesofprimarycolorectalcarcinomas,livermetastases,andcarcinomatoses[J].MolCancer，2007,6:

2.

[7]朱丽瑾，等.错配修复基因与散发性肿瘤[J].中国肿瘤，2002，11（9）：

524526.

[8]l,uceMC，BinnieMC,etofDNAmismatchrepairgenemutationsinhereditarynonpolyposiscoloncancerpatients[J].IntJCancer，1996，69：

50.

[9]李卫，等.广西β地中海贫血基因突变类型SSCP分析[J].广西医科大学学报,1999:

16（3）:

259.

[10]QianMeia,HongLiYana,XueG,etal.SinglenucleotidePolymorphismsofmismatchrepairgenesinhealthyChineseindividualsandsporadiccolorectalcancerpatients[J].CancerGenetCytogenet,2006,171

（1）:

1723.

[11]Sonja,Elizabeth,Fallinal,etal.Geneticvariationinthenucleotideexcisionrepairpathwayandcolorectalcancerrisk[J].CancerEpidemiolBiomarkersPrev,2006,15（11）:

22639.

[12]GryfeR，Ganingerinstability，mismatchrepairdeficiency，andcolorectalcancer[J].Surgery，2001，130（11）：

1720.

[13]EricsonK，HalvarssonB，NagelJ，etmismatchrepairinpatentswithmutiplemanytumoursincludingcoloreetalcancer[J].EurJCancer，2003，39

（2）：

240248.

[14]LindorNM，BurgartLJ，LeontovichO，etVerSUSmicrosatelliteinstabilitytestinginphenotypingcolorectalcancer[J].JclinOncol，2002，20（4）：

10431048.

[15]PetmitrS,etal.NovelhMSH2,hMSH6andhMLH1genemutationsandmicrosatelliteinstabilityinsporadiccolorectalcancer[J].JCancerResClinOncol,2007,133

（1）:

6570.

[16]WheelerJM.Epigenetics,mismatchrepairgenesandcolorectalcancer[J].AnnRCollSurgEngl,2005,87

（1）:

1520.

[17]IMFrayling.Methodsofmolecularanalysis:

mutationdetectioninsolidtumours[J].JClinPathol:

MolPathol,2002,55:

7379.

[18]KristineKleivi,GuroELind,ChieuBDiep,etal.Geneexpressionprofilesofprimarycolorectalcarcinomas,livermetastases,andcarcinomatoses[J].MolCancer，2007,6:

2.