Rothmund—Thomson综合征责任基因RECQL4与肿瘤关系的研究进展

王政强+于红刚

[摘要] Rothmund-Thomson综合征（RTS）是一种少见的常染色体隐性遗传病，有早衰及骨肉瘤、皮肤癌易发倾向等特点，RECQL4基因突变是部分病因。RECQL4蛋白功能复杂多样，其与DNA复制、DNA损伤修复、染色体端粒维持以及基因组稳定性相关。RTS患者RECQL4突变导致其解螺旋酶活性缺失，并出现基因组不稳定，可能是其癌症易发的原因。在其他类型肿瘤如乳腺癌、前列腺癌中，RECQL4则表现为癌基因的特性，其可促进肿瘤的生长、存活、侵袭及转移，RECQL4高表达提示预后不佳。此外，RECQL4还与胃癌化疗耐药相关。RECQL4与肿瘤关系密切，在此作一综述。

[关键词] RECQL4；肿瘤；Rothmund-Thomson综合征

[中图分类号] R758.54 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）01（a）-0036-04

[Abstract] Rothmund-Thomson syndrome （RTS） is a rare autosomal recessive genetic disease， characterized as premature aging， osteosarcoma and skin cancer predispositions. The RECQL4 gene mutations cause a subset of RTS cases. The function of RECQL4 is complicated， which involves in DNA replication， DNA damage repair， telomere maintenance and genome stability preservation. RECQL4 mutations in patients with RTS lead to its lack of helicase activity and genome instability， which may be the cause of cancer. However， in other types of tumors such as breast cancer and prostate cancer， RECQL4 function as an oncogene， and it can promote tumor growth， survival， invasion and metastasis， and meanwhile high expression of RECQL4 predicts poor prognosis. In addition， RECQL4 is associated with resistance to chemotherapy for gastric cancer. This is the review illustrating the close relations between RECQL4 and tumors.

[Key words] RECQL4； Tumor； Rothmund-Thomson syndrome

RECQ解螺旋酶在进化上高度保守，与DNA代谢、端粒维持以及基因组稳定性相关，包括5个家族成员，分别是RECQL1、RECQL2、RECQL3、RECQL4以及RECQL5。RECQL2、RECQL3、RECQL4突变分别引起Bloom综合征、Werner综合征以及Rothmund-Thomson综合征（Rothmund-Thomson syndrome，RTS）。这些疾病共同特征是基因组不稳定及癌症易发倾向[1]。RECQL4突变导致截短蛋白解旋酶功能缺失，而RTS患者骨肉瘤、皮肤癌发生率升高，RECQL4被认为起抑癌作用。另一方面，乳腺癌、前列腺癌中RECQL4高表达，RECQL4可促进癌症的进展并可影响预后，表现为癌基因的特性，RECQL4与肿瘤的关系似乎存在不确定性，本文就RECQL4的研究进展作一综述。

1 RECQL4突变与RTS

RTS是一种常染色体隐性遗传病，表现为婴儿期面部皮疹以及其他多种临床特征包括身材矮小、头发稀疏、无眉、青少年白内障、骨骼异常、早衰、骨肉瘤发生倾向等。已明确有两种临床亚型，分别是RTSⅠ和RTSⅡ。RTSⅠ临床特征主要是皮肤异色症、外胚层器官发育异常以及青少年白内障。RTSⅡ临床特征主要包括皮肤异色癥、先天性骨骼缺陷、儿童期骨肉瘤发生风险升高以及易发皮肤癌等，骨骼异常可能很明显，也可能不易察觉。少数患者亦可出现胃肠道、呼吸系统和血液系统症状。RTSⅡ由RECQL4解螺旋酶基因纯和突变或杂合突变引起，而RTSⅠ病因目前尚不明确。RTSⅡ的诊断主要是依赖患者临床症状及RECQL4基因突变检测[2]。

通过RECQL4突变鼠模型研究发现，突变鼠表现为特征性的皮肤异常，骨骼系统的先天缺陷，基因组的不稳定性以及癌症易感倾向，这些特征与RTSⅡ患者相似，RECQL4基因突变鼠模型表明RECQL4突变是RTSⅡ的病因。RTSⅡ患者来源的细胞存在高频率的染色体异常，而基因突变鼠模型亦出现高频率着丝点分离异常及非整倍体现象，从而表明RECQL4突变可诱导染色体异常，染色体不稳定可能是癌症发生倾向及出生缺陷的内在原因[3]。大部分RTSⅡ患者RECQL4基因突变产生缺失解螺旋酶活性的截短多肽，基于此，上述突变鼠模型的构建主要是沉默RECQL4基因外显子9至外显子13碱基段。在其他的突变鼠模型构建中，如果针对外显子5至外显子8碱基段则导致胚胎致死，而单独针对外显子13，则突变鼠可以存活，并表现为严重的生长迟缓及多组织异常等RTSⅡ患者类似表现，RECQL4突变鼠模型表明RECQL4解螺旋酶活性的缺失导致早衰等RTS表现[4]。简而言之，RTS患者大多存在RECQL4解螺旋酶活性缺失突变，而此种突变引起染色体不稳定，染色体不稳定可能是早衰、骨肉瘤、皮肤癌等发病率升高的原因。

2 RECQL4结构及其细胞内定位

RECQL4基因位于染色体8q24.3，有6.5kb，含有21个外显子。它的5′上游区域，靠近加帽位点处有1个Sp1结合位点和数个AP2结合位点，RECQL4的表达受管家基因型启动子调控[5]。RECQL4蛋白含有1208个氨基酸，在蛋白中间位点处含有3′至5′解螺旋酶活性功能域。RECQL4 N端区域包含参与DNA复制启动的功能域，核定位功能域及线粒体定位功能域。外显子5至8编码的氨基酸363～492是主要的核定位功能域，外显子7编码的氨基酸420～463对RECQL4蛋白核滞留起作用[6]。N端氨基酸1～84则是线粒体定位结构域[7]。N段区域（氨基酸1～496）在DNA起始复制中起重要作用。C端包括解螺旋酶活性区域，主要涉及DNA双链损伤修复[8]。此外，有研究显示C端包括两处核转出信号（nuclear exporting signal）功能域，敲除该功能域能明显减少RECQL4蛋白线粒体定位[9]。RECQL4蛋白在细胞核及细胞质内均有表达，RECQL4蛋白分布除与其自身的核定位功能域相关外，还与翻译后修饰相关。RECQL4可与组蛋白乙酰转移酶P300相互作用，P300乙酰化一个或多个RECQL4赖氨酸残基，这些赖氨酸残基位于一段含30个氨基酸的结构域内，这一结构域对RECQL4核定位起作用，RECQL4乙酰化促使其从细胞核内转位到细胞质内[10]。

3 RECQL4功能

RECQL4参与DNA复制。研究显示解螺旋酶MCM10及CTF4与DNA复制起始点的结合需要RECQL4的参与，它们与复制起始点的作用可被周期蛋白依赖性激酶CDK和DBF4依赖性激酶DDK共同调控，亦受检查点通路的调控[11]。RECQL4除参与核DNA合成，亦与线粒体DNA合成有关。RECQL4与p32相互作用可负向调节RECQL4-MCM10复合体从细胞核转移到线粒体。大多数癌变倾向的RECQL4突变可影响RECQL4与p32的相互作用，从而导致RECQL4在线粒体聚集，并与线粒体复制酶PEO1相互作用引起线粒体DNA合成增加，而线粒体DNA拷贝数对细胞存活及细胞增殖均有重要作用[12]。

RECQL4可促进DNA损伤修复。RECQL4缺陷纤维母细胞对γ射线敏感，射线照射后细胞内γH2AX及53BP1积聚增多，而γH2AX形成源于DNA双链断裂，RECQL4有利于DNA双链断裂后DNA修复[13]。另一项研究利用过氧化氢处理人纤维母细胞，发现RECQL4敲低纤维母细胞较对照组细胞有更多的DNA断裂损伤。过氧化氢处理细胞后，RECQL4与一些关键的碱基切除修复因子如APE1、FEN1等共定位，并可激活APE1的嘌呤核酸内切酶活性，RECQL4亦可激活DNA聚合酶β的DNA双链置换活性，促进损伤位点碱基的剪切修复[14]。另一项研究亦证明RECQL4参与DNA末端剪切，它是同源重组依赖DNA损伤修复的重要步骤，敲除RECQL4明显地降低DNA损伤修复[15]。

RECQL4与染色体端粒维持有关。研究发现RTS患者细胞内脆性端粒末端数量增多，RECQL4敲除细胞端粒脆性位点、姐妹染色单体互换及双链断裂数量亦增多。RECQL4蛋白定位于染色体端粒，可与端粒保护复合体蛋白TRF1和TRF2相互作用，解旋端粒D-茎环结构。RECQL4与WRN蛋白（RECQL3蛋白）在D-环解螺旋过程中亦有协同作用，RECQL4起到端粒维持作用[16]。另一项研究显示RECQL4的端粒损伤修复作用是有针对性的，WRN和RECQL4协作修复端粒的8-羟基鸟嘌呤氧化损伤，而对于含有胸腺嘧啶乙二醇结构的D-茎环，RECQL4不须与WRN协作便可解旋修复[17]。

RECQL4可促进基因组稳定性。基因组不稳定是衰老和癌症的主要特征，RECQL4可与BLM蛋白（RECQL2蛋白）协同促进基因组稳定性。体外实验表明RECQL4可促进BLM的解螺旋酶活性。RECQL4与BLM的相互作用在细胞周期S期增强，电离辐射亦可促进二者之间的协同作用。此外，在BLM缺陷细胞内，RECQL4在DNA损伤位点处停留时间缩短，而RECQL4敲除则致使姐妹染色单体互换频率增高[18]。RECQL4既可促进细胞核基因组稳定，也有益于线粒体基因组稳定。RECQL4及P53突变可引起癌变倾向综合征，分别是RTS及LFS综合征。RTS及LFS患者来源成纤维细胞线粒体基因组测序发现，两类患者线粒体基因组有许多突变及基因多态性。研究显示RECQL4和P53均可结合PolγA的核酸外切酶和聚合酶区域，它们是PolγA-PolγB以及PolγA-DNA相互作用的辅助因子。RTS及LFS综合征可能是由于缺乏RECQL4和P53导致线粒体基因组不稳定引起的[19]。

4 RECQL4與癌症

RTS患者骨肉瘤发生风险升高。有研究纳入33例RTS患者，其中包括11例骨肉瘤患者。通过基因组测序发现，23例患者，其中包括所有11例骨肉瘤患者至少含有一种RECQL4的截短突变，截短突变主要集中在解螺旋酶活性功能域，截短突变阴性患者骨肉瘤每年发生率是0，而截短突变阳性患者骨肉瘤每年发生率是0.05，差异有统计学意义。近2/3的RTS患者有RECQL4解螺旋酶功能缺失突变，其与骨肉瘤的发生相关[20]。RECQL4的截短突变可能导致其DNA损伤修复、保持基因组稳定性等功能缺陷，从而导致骨肉瘤发生率升高。

另有研究纳入18例散发的骨肉瘤患者，通过RT-PCR检测RECQL4的表达水平，发现所有骨肉瘤患者RECQL4表达升高。荧光原位杂交检测表明RECQL4表达水平的升高呈基因拷贝数依赖性[21]。其实RECQL4在散发乳腺癌中亦呈高表达，有研究通过荧光定量PCR检测RECQL4的表达，发现88.4%（38/43）的乳腺癌组织较正常组织样本RECQL4 mRNA高3倍。进一步研究发现敲低RECQL4不仅可以抑制乳腺癌细胞系的克隆存活，还可抑制动物体内成瘤。RECQL4可与存活因子survivin相互作用，并可诱导survivin蛋白表达，从而起到促癌作用[22]。另一项乳腺癌研究亦发现RECQL4在乳腺癌中高表达，RECQL4基因扩增、高水平mRNA 以及高蛋白表达与乳腺癌的淋巴结转移、肿瘤体积、HER2过表达等侵袭性肿瘤行为相关，并且提示预后不佳[23]。

RECQL4在前列腺癌中亦高表達，且在转移性前列腺癌组织中表达更高，其表达水平与肿瘤分级呈正相关。基因敲低RECQL4抑制转移性前列腺癌细胞生长及存活。RECQL4抑制导致PARP合成增加，从而以PARP依赖的方式诱导肿瘤细胞凋亡。RECQL4敲低亦降低转移性前列腺癌细胞的体外侵袭能力及体内成瘤。另外研究发现RECQL4的高表达可能与Rb-E2F1的调控有关，Rb 和E2F1可与RECQL4启动子直接结合[24]。

RECQL4在恶性肿瘤中表达升高除可能与RB-E2F1等转录因子调控有关外，亦可能与RECQL4突变有关。利用MLPA技术检测33例口腔鳞状细胞癌中30个候选基因的拷贝数，发现RECQL4在15.2%的患者中有拷贝数的扩增[25]，上述乳腺癌亦提及RECQL4有基因扩增。

由上述可知，RECQL4可促进肿瘤细胞的生长及存活，抑制凋亡和促进肿瘤侵袭。RECQL4的表达水平与侵袭性肿瘤行为及预后相关。此外，有研究表明RECQL4 与化疗耐药相关，RECQL4在胃癌组织中高表达，并且其高表达提示预后不佳。体外实验表明，高表达RECQL4的胃癌细胞系对顺铂耐药，其可能是通过YB1-MDR1通路发挥作用[26]。另一项研究亦表明，敲低RECQL4可增加乳腺癌细胞化疗敏感性[23]。

5 小结

综上所述，RECQL4有着重要的生理功能，其功能异常可导致RTS、Baller-Gerold综合征等多种遗传性疾病，此外尤与肿瘤密切相关。一方面，RTS患者RECQL4解螺旋酶功能缺失突变，其骨肉瘤、皮肤癌发病率升高；另一方面RECQL4扩增突变或者表达升高亦可促进肿瘤的进展，并影响患者预后及化疗疗效。RECQL4突变或者表达升高致癌可能存在多种内在机制，明确RECQL4通过何种关键信号途径发挥致癌作用有着重要意义，有待未来进一步研究。

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（收稿日期：2016-10-08 本文編辑：张瑜杰）