错配修复基因hMSH6、hMSH2与肿瘤发生的关系

田秀丽，齐 峰△，贾喜花，张金库

(1.保定市第一中医院，河北保定 071000;2.保定市第一中心医院)

错配修复基因hMSH6、hMSH2与肿瘤发生的关系

田秀丽1，齐 峰1△，贾喜花2，张金库2

(1.保定市第一中医院，河北保定 071000;2.保定市第一中心医院)

错配修复基因;hMSH6;hMSH2;肿瘤

DNA在体内外多种因素作用下容易造成损伤，引起基因突变，为了维持基因组的稳定性，生物体在进化过程中逐渐形成了一整套有效的DNA损伤修复机制，其中就包括错配修复系统(DNA mismatch repair system,MMRs)。该系统通过对DNA复制过程中的碱基错配进行修复，来达到降低DNA自发性突变、增强DNA复制保真性，最终达到维持基因组稳定性的目的。如果MMR基因发生突变，将失去其错配修复功能，随之产生功能缺陷的错配修复蛋白。MMR突变也会导致微卫星不稳定(microsatellite instable,MSI)或DNA复制错误，进一步增加了细胞基因组的不稳定性，使细胞增殖及异常分化增加，最终导致多种肿瘤的发生[1]。

自Fishel等人将人类第一个MMR基因hMSH2克隆出来，到现在为止，已有hMSH2、hMLHl、hMSH5、hMSH4、hMSH3、hMSH6、hPMSl、hPMS2、hMLH3等9种与人体错配修复活动有关的MMR基因成功地从人体细胞中分离并克隆出来。关于MMR基因突变，国内外大多数研究都是围绕遗传性非息肉性结直肠癌(hereditary nonpolyposis colorectal carcinoma,HNPCC)开展的，在HNPCC家族中，恶性肿瘤的发病率高、发病年龄低。越来越多的证据表明:HNPCC发病与MMR突变密切相关。目前，国内外对MMR中hMSH2、hMSH6基因的研究日趋完善,本文特综述了国内外关于这两个基因的功能、作用机制及其与肿瘤的关系等方面的研究情况。

1 MMR的作用机制

DNA错配修复系统能识别甲基化的母链和非甲基化的子链，这种机制称为甲基导向错配修复机制(methyldirected mismatch repair)。MMR基因是通过其编码的错配修复蛋白相互作用形成的多聚体复合物来参与其错配修复活动的。hMSH2蛋白首先与hMSH6蛋白形成hMut S-α二聚体复合物，其与发生DNA碱基错配的非甲基化子链相结合。hMLHl、hPMS2蛋白形成二聚体hMut L-α结合，其能够对带有缺口的新生DNA链进行识别。hMut L-α和hMut S-α结合可以激活GATC核酸内切酶。Mut S、Mut L只有在 DNA解旋酶的协同作用下，才能切除新生链错配区的一边，从而启动整个修复过程。hMSH2蛋白可分别与hMSH6、hMSH3蛋白形成异二聚hMut S-α和hMut S-β，二者都有ATP酶活性，可识别错配位点，并与其结合形成复合物。hMSH3和hMSH6蛋白的主要作用是调节hMSH2蛋白与错配碱基的结合。其中，hMSH2蛋白通过与hMSH6蛋白形成异二聚体来发挥作用，主要修复碱基错配、插入和缺失，二者在结肠癌的发生和发展过程中起到了一定作用。

2 hMSH6和hMSH2的结构和功能

hMSH2基因定位于染色体2p2l-22，基因组全长约73kb，包含16个外显子，cDNA全长311lbp，含有一个2727bp的开放阅读框架，能编码出一个含有909个氨基酸组成的蛋白质，有85%与酵母蛋白保持一致。早期报道指出，hMSH2基因突变与50%-60%的HNPCC (hereditary nonpolyposiscolorectal cancer,HNPCC)家族发病有关。人们发现，hMSH2不仅与HNPCC发病有关，还与胃癌、乳腺癌癌、原发性肝癌等多种肿瘤发生有关。

hMSH6(human muts honolog)基因是MMR家族的成员之一，1995年发现它参与构成错配结合因子。hMSH6亦称为G/T错配结合蛋白(G/T mismatch binding protein,GTBP)，基因定位于染色体2p15-16，基因全长23806bp，包含10个外显子，其中还包括83bp的未翻译区。其cDNA全长4.2kb，蛋白质160kD，相对分子量为1.62×105。hMSH6的整个编码区于1996年被确定下来，1997年首次报道了hMSH6的突变情况。研究发现，与癌基因及抑癌基因作用机制不同，其主要影响人类基因组的稳定性，突变多表现为碱基小片段突变，同样与大肠癌、子宫内膜癌、卵巢癌等的发生相关。

3 hMSH2与肿瘤发生的关系

3.1 hMSH2 与大肠癌 近年来的研究表明，MMR基因功能缺失与HNPCC和部分散发性结肠癌的发生、发展密切相关，hMSH2在其中有较高比例的突变率。早期报道指出，50%-60%的HNPCC与hMSH2基因突变有关。Langner等[2]和庞英杰等[3]分别选取75例和45例散发性大肠癌患者，用免疫组化方法检测hMSH2基因突变情况，结果其突变率分别为6.7%和4.44%。以上研究表明，hMSH2基因突变与散发性大肠癌的发生相关，其原因可能是MMR突变使其失去错配修复功能，引起基因组不稳定，从而引起一系列基因变化，最终导致大肠癌的发生。hMSH2蛋白的表达缺失率从正常大肠组织、癌旁组织到SCC组织逐渐升高，提示在癌旁组织中已经存在MMR基因的突变或功能异常，显示hMSH2基因的突变可能是散发性结肠癌发生的早期事件之一。

3.2 hMSH2与胃癌 有报道指出，携带hMLHl和(或)hMSH2基因突变或缺失的人群易发生胃肠道肿瘤[4]。研究表明，hMLHl基因启动子的过甲基化和hMSH2基因编码区的突变与胃癌的发生相关。有人认为，胃癌的发生与hMSH2基因启动子甲基化引起蛋白表达缺失相关。也有人认为，在胃癌中hMSH2蛋白表达率高于癌旁及非癌胃黏膜[5]。Kitajima等[6]在研究胃癌时发现，hMSH2基因蛋白表达水平与病理分化程度相关，hMSH2蛋白表达水平越高与病理分化程度越好呈正相关，其中hMSH2基因在低龄患者组中的表达率较低。

3.3 hMSH2与宫颈癌 研究发现[7]，hMSH2在各级宫颈病变中都有表达，随着宫颈病变恶化程度的增加，hMSH2的表达缺失率逐渐升高。苏燕燕等[8]按宫颈恶变程度分类选取了119例宫颈组织标本，通过检测hMSH2阴性表达率的研究发现，其在CINⅡ-Ⅲ级的阴性表达率比CINⅠ级的阴性表达率要高，恶化程度越高，hMSH2阴性表达率越高。提示宫颈病变组织中hMSH2的表达缺陷与宫颈癌发生密切相关，这一发现为宫颈癌的防治和筛查提供了参考依据。

4 hMSH6与肿瘤发生的关系

4.1 hMSH6与大肠癌关系 近年来，关于hMSH6与大肠癌关系的研究逐渐增多，结果表明，hMSH6突变不仅能增加大肠癌的发病率，还与发病年龄、人种等密切相关。hMSH6基因的胚系突变与约10%左右的HNPCC相关[9]。在非典型HNPCC家系中，大多存在hMSH6基因的胚系突变[10]。 hMSH6突变大多发生在HNPCC或可疑HNPCC及低MSI肿瘤患者中。Koloder等[11]在排除hMSH2与hMLHl突变后，HNPCC家系中hMSH6突变率为5%-10%，在对美国所有大肠癌病例中MSH6进行检测后，其突变率为1.4%。林武华等[11]用放射性同位素为基础的PCR技术检测了48例散发性结肠癌组织hMSH6的突变情况，结果其突变率为25%(12/48)。

研究发现，hMSH6种系突变的大肠癌患者的发病年龄与hMSH2、hMLHl突变的不同[12、13]。Vasen等[15]的研究结果显示，hMSH6种系突变的大肠癌平均发病年龄(50岁)比hMSH2(44岁)和hMLHl(43岁)突变的平均发病年龄高。hMSH6突变与其它MMR基因相比，仅导致部分MMR基因缺失，hMSH2的错义突变可导致hMSH2/hMSH6依赖的MMR的失活，提示部分hMSH6突变造成的肿瘤易感性与hMSH2相似。

4.2 hhMSH6与子宫内膜癌的关系 hMSH6突变在子宫内膜癌的发生中起重要作用，有人通过对家族中多个患有子宫内膜癌的成员进行MMR突变检测，发现了hMSH6突变的存在，与结直肠癌有很大不同的是，子宫内膜癌患者中hMSH6的突变比hMLHl和hMSH2的突变更常见[16]。Goodfellow等[17]对441例子宫内膜癌进行了hMSH6突变检测,结果发现100例患者存在该基因突变，突变率高达23%，其中存在hMSH6突变的子宫内膜癌患者比未携带该基因突变的患者年轻10岁左右。Banno等[18]研究发现，hMSH6的突变可能对子宫内膜癌的发生起重要的作用。这能在有子宫内膜癌家族聚集倾向的家系里更好地筛查出子宫内膜癌患者，对于子宫内膜癌在人群中的筛检给出了一个很好的方向。

4.3 hMSH6与胃癌 关于hMSH6与胃癌关系的研究还不多，有研究指出，hMSH6的点突变可能与胃癌发生的MSI有关。而Moura Lima等[19]对发生在巴西北部的20例弥漫型胃癌和26例肠型胃癌患者进行了错配修复基因的甲基化情况的研究，检测后发现 hMLHl、hMSH2、hMSH6和hPMS2的甲基化频率分别是21.74%、17.39%、0和28.26%，通过与正常人群MMR甲基化情况对比，发现错配修复基因的甲基化对胃癌的发生有重要作用，但暂时没有证据可以说明hMSH6的甲基化与胃癌发生有关系。

5 展望

综上所述，多种肿瘤的发生都与MMR突变相关，尽管国内外在该领域的研究已经取得一定的成果，但仍存在许多问题亟待解决，如MMR基因与肿瘤发生的机制，某些肿瘤的发生为何仅倾向于特定部位及特定病理类型，MMR蛋白相互作用的机制等等。在以后的研究中，我们仍需要找到更简便有效的检测MMR基因突变的方法。相信随着MMR基因研究的深入及分子生物学技术的发展，MMR的检测会为肿瘤的病因研究及早期诊断、预后等方面提供强有力的依据。

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