Rothmund—Thomson綜合征責任基因RECQL4與腫瘤關(guān)系的研究進展

王政強+于紅剛

[摘要] Rothmund-Thomson綜合征（RTS）是一種少見的常染色體隱性遺傳病，有早衰及骨肉瘤、皮膚癌易發(fā)傾向等特點，RECQL4基因突變是部分病因。RECQL4蛋白功能復雜多樣，其與DNA復制、DNA損傷修復、染色體端粒維持以及基因組穩(wěn)定性相關(guān)。RTS患者RECQL4突變導致其解螺旋酶活性缺失，并出現(xiàn)基因組不穩(wěn)定，可能是其癌癥易發(fā)的原因。在其他類型腫瘤如乳腺癌、前列腺癌中，RECQL4則表現(xiàn)為癌基因的特性，其可促進腫瘤的生長、存活、侵襲及轉(zhuǎn)移，RECQL4高表達提示預后不佳。此外，RECQL4還與胃癌化療耐藥相關(guān)。RECQL4與腫瘤關(guān)系密切，在此作一綜述。

[關(guān)鍵詞] RECQL4；腫瘤；Rothmund-Thomson綜合征

[中圖分類號] R758.54 [文獻標識碼] A [文章編號] 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解螺旋酶在進化上高度保守，與DNA代謝、端粒維持以及基因組穩(wěn)定性相關(guān)，包括5個家族成員，分別是RECQL1、RECQL2、RECQL3、RECQL4以及RECQL5。RECQL2、RECQL3、RECQL4突變分別引起B(yǎng)loom綜合征、Werner綜合征以及Rothmund-Thomson綜合征（Rothmund-Thomson syndrome，RTS）。這些疾病共同特征是基因組不穩(wěn)定及癌癥易發(fā)傾向[1]。RECQL4突變導致截短蛋白解旋酶功能缺失，而RTS患者骨肉瘤、皮膚癌發(fā)生率升高，RECQL4被認為起抑癌作用。另一方面，乳腺癌、前列腺癌中RECQL4高表達，RECQL4可促進癌癥的進展并可影響預后，表現(xiàn)為癌基因的特性，RECQL4與腫瘤的關(guān)系似乎存在不確定性，本文就RECQL4的研究進展作一綜述。

1 RECQL4突變與RTS

RTS是一種常染色體隱性遺傳病，表現(xiàn)為嬰兒期面部皮疹以及其他多種臨床特征包括身材矮小、頭發(fā)稀疏、無眉、青少年白內(nèi)障、骨骼異常、早衰、骨肉瘤發(fā)生傾向等。已明確有兩種臨床亞型，分別是RTSⅠ和RTSⅡ。RTSⅠ臨床特征主要是皮膚異色癥、外胚層器官發(fā)育異常以及青少年白內(nèi)障。RTSⅡ臨床特征主要包括皮膚異色癥、先天性骨骼缺陷、兒童期骨肉瘤發(fā)生風險升高以及易發(fā)皮膚癌等，骨骼異常可能很明顯，也可能不易察覺。少數(shù)患者亦可出現(xiàn)胃腸道、呼吸系統(tǒng)和血液系統(tǒng)癥狀。RTSⅡ由RECQL4解螺旋酶基因純和突變或雜合突變引起，而RTSⅠ病因目前尚不明確。RTSⅡ的診斷主要是依賴患者臨床癥狀及RECQL4基因突變檢測[2]。

通過RECQL4突變鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，突變鼠表現(xiàn)為特征性的皮膚異常，骨骼系統(tǒng)的先天缺陷，基因組的不穩(wěn)定性以及癌癥易感傾向，這些特征與RTSⅡ患者相似，RECQL4基因突變鼠模型表明RECQL4突變是RTSⅡ的病因。RTSⅡ患者來源的細胞存在高頻率的染色體異常，而基因突變鼠模型亦出現(xiàn)高頻率著絲點分離異常及非整倍體現(xiàn)象，從而表明RECQL4突變可誘導染色體異常，染色體不穩(wěn)定可能是癌癥發(fā)生傾向及出生缺陷的內(nèi)在原因[3]。大部分RTSⅡ患者RECQL4基因突變產(chǎn)生缺失解螺旋酶活性的截短多肽，基于此，上述突變鼠模型的構(gòu)建主要是沉默RECQL4基因外顯子9至外顯子13堿基段。在其他的突變鼠模型構(gòu)建中，如果針對外顯子5至外顯子8堿基段則導致胚胎致死，而單獨針對外顯子13，則突變鼠可以存活，并表現(xiàn)為嚴重的生長遲緩及多組織異常等RTSⅡ患者類似表現(xiàn)，RECQL4突變鼠模型表明RECQL4解螺旋酶活性的缺失導致早衰等RTS表現(xiàn)[4]。簡而言之，RTS患者大多存在RECQL4解螺旋酶活性缺失突變，而此種突變引起染色體不穩(wěn)定，染色體不穩(wěn)定可能是早衰、骨肉瘤、皮膚癌等發(fā)病率升高的原因。

2 RECQL4結(jié)構(gòu)及其細胞內(nèi)定位

RECQL4基因位于染色體8q24.3，有6.5kb，含有21個外顯子。它的5′上游區(qū)域，靠近加帽位點處有1個Sp1結(jié)合位點和數(shù)個AP2結(jié)合位點，RECQL4的表達受管家基因型啟動子調(diào)控[5]。RECQL4蛋白含有1208個氨基酸，在蛋白中間位點處含有3′至5′解螺旋酶活性功能域。RECQL4 N端區(qū)域包含參與DNA復制啟動的功能域，核定位功能域及線粒體定位功能域。外顯子5至8編碼的氨基酸363～492是主要的核定位功能域，外顯子7編碼的氨基酸420～463對RECQL4蛋白核滯留起作用[6]。N端氨基酸1～84則是線粒體定位結(jié)構(gòu)域[7]。N段區(qū)域（氨基酸1～496）在DNA起始復制中起重要作用。C端包括解螺旋酶活性區(qū)域，主要涉及DNA雙鏈損傷修復[8]。此外，有研究顯示C端包括兩處核轉(zhuǎn)出信號（nuclear exporting signal）功能域，敲除該功能域能明顯減少RECQL4蛋白線粒體定位[9]。RECQL4蛋白在細胞核及細胞質(zhì)內(nèi)均有表達，RECQL4蛋白分布除與其自身的核定位功能域相關(guān)外，還與翻譯后修飾相關(guān)。RECQL4可與組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶P300相互作用，P300乙酰化一個或多個RECQL4賴氨酸殘基，這些賴氨酸殘基位于一段含30個氨基酸的結(jié)構(gòu)域內(nèi)，這一結(jié)構(gòu)域?qū)ECQL4核定位起作用，RECQL4乙酰化促使其從細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)位到細胞質(zhì)內(nèi)[10]。

3 RECQL4功能

RECQL4參與DNA復制。研究顯示解螺旋酶MCM10及CTF4與DNA復制起始點的結(jié)合需要RECQL4的參與，它們與復制起始點的作用可被周期蛋白依賴性激酶CDK和DBF4依賴性激酶DDK共同調(diào)控，亦受檢查點通路的調(diào)控[11]。RECQL4除參與核DNA合成，亦與線粒體DNA合成有關(guān)。RECQL4與p32相互作用可負向調(diào)節(jié)RECQL4-MCM10復合體從細胞核轉(zhuǎn)移到線粒體。大多數(shù)癌變傾向的RECQL4突變可影響RECQL4與p32的相互作用，從而導致RECQL4在線粒體聚集，并與線粒體復制酶PEO1相互作用引起線粒體DNA合成增加，而線粒體DNA拷貝數(shù)對細胞存活及細胞增殖均有重要作用[12]。

RECQL4可促進DNA損傷修復。RECQL4缺陷纖維母細胞對γ射線敏感，射線照射后細胞內(nèi)γH2AX及53BP1積聚增多，而γH2AX形成源于DNA雙鏈斷裂，RECQL4有利于DNA雙鏈斷裂后DNA修復[13]。另一項研究利用過氧化氫處理人纖維母細胞，發(fā)現(xiàn)RECQL4敲低纖維母細胞較對照組細胞有更多的DNA斷裂損傷。過氧化氫處理細胞后，RECQL4與一些關(guān)鍵的堿基切除修復因子如APE1、FEN1等共定位，并可激活APE1的嘌呤核酸內(nèi)切酶活性，RECQL4亦可激活DNA聚合酶β的DNA雙鏈置換活性，促進損傷位點堿基的剪切修復[14]。另一項研究亦證明RECQL4參與DNA末端剪切，它是同源重組依賴DNA損傷修復的重要步驟，敲除RECQL4明顯地降低DNA損傷修復[15]。

RECQL4與染色體端粒維持有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)RTS患者細胞內(nèi)脆性端粒末端數(shù)量增多，RECQL4敲除細胞端粒脆性位點、姐妹染色單體互換及雙鏈斷裂數(shù)量亦增多。RECQL4蛋白定位于染色體端粒，可與端粒保護復合體蛋白TRF1和TRF2相互作用，解旋端粒D-莖環(huán)結(jié)構(gòu)。RECQL4與WRN蛋白（RECQL3蛋白）在D-環(huán)解螺旋過程中亦有協(xié)同作用，RECQL4起到端粒維持作用[16]。另一項研究顯示RECQL4的端粒損傷修復作用是有針對性的，WRN和RECQL4協(xié)作修復端粒的8-羥基鳥嘌呤氧化損傷，而對于含有胸腺嘧啶乙二醇結(jié)構(gòu)的D-莖環(huán)，RECQL4不須與WRN協(xié)作便可解旋修復[17]。

RECQL4可促進基因組穩(wěn)定性。基因組不穩(wěn)定是衰老和癌癥的主要特征，RECQL4可與BLM蛋白（RECQL2蛋白）協(xié)同促進基因組穩(wěn)定性。體外實驗表明RECQL4可促進BLM的解螺旋酶活性。RECQL4與BLM的相互作用在細胞周期S期增強，電離輻射亦可促進二者之間的協(xié)同作用。此外，在BLM缺陷細胞內(nèi)，RECQL4在DNA損傷位點處停留時間縮短，而RECQL4敲除則致使姐妹染色單體互換頻率增高[18]。RECQL4既可促進細胞核基因組穩(wěn)定，也有益于線粒體基因組穩(wěn)定。RECQL4及P53突變可引起癌變傾向綜合征，分別是RTS及LFS綜合征。RTS及LFS患者來源成纖維細胞線粒體基因組測序發(fā)現(xiàn)，兩類患者線粒體基因組有許多突變及基因多態(tài)性。研究顯示RECQL4和P53均可結(jié)合PolγA的核酸外切酶和聚合酶區(qū)域，它們是PolγA-PolγB以及PolγA-DNA相互作用的輔助因子。RTS及LFS綜合征可能是由于缺乏RECQL4和P53導致線粒體基因組不穩(wěn)定引起的[19]。

4 RECQL4與癌癥

RTS患者骨肉瘤發(fā)生風險升高。有研究納入33例RTS患者，其中包括11例骨肉瘤患者。通過基因組測序發(fā)現(xiàn)，23例患者，其中包括所有11例骨肉瘤患者至少含有一種RECQL4的截短突變，截短突變主要集中在解螺旋酶活性功能域，截短突變陰性患者骨肉瘤每年發(fā)生率是0，而截短突變陽性患者骨肉瘤每年發(fā)生率是0.05，差異有統(tǒng)計學意義。近2/3的RTS患者有RECQL4解螺旋酶功能缺失突變，其與骨肉瘤的發(fā)生相關(guān)[20]。RECQL4的截短突變可能導致其DNA損傷修復、保持基因組穩(wěn)定性等功能缺陷，從而導致骨肉瘤發(fā)生率升高。

另有研究納入18例散發(fā)的骨肉瘤患者，通過RT-PCR檢測RECQL4的表達水平，發(fā)現(xiàn)所有骨肉瘤患者RECQL4表達升高。熒光原位雜交檢測表明RECQL4表達水平的升高呈基因拷貝數(shù)依賴性[21]。其實RECQL4在散發(fā)乳腺癌中亦呈高表達，有研究通過熒光定量PCR檢測RECQL4的表達，發(fā)現(xiàn)88.4%（38/43）的乳腺癌組織較正常組織樣本RECQL4 mRNA高3倍。進一步研究發(fā)現(xiàn)敲低RECQL4不僅可以抑制乳腺癌細胞系的克隆存活，還可抑制動物體內(nèi)成瘤。RECQL4可與存活因子survivin相互作用，并可誘導survivin蛋白表達，從而起到促癌作用[22]。另一項乳腺癌研究亦發(fā)現(xiàn)RECQL4在乳腺癌中高表達，RECQL4基因擴增、高水平mRNA 以及高蛋白表達與乳腺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤體積、HER2過表達等侵襲性腫瘤行為相關(guān)，并且提示預后不佳[23]。

RECQL4在前列腺癌中亦高表達，且在轉(zhuǎn)移性前列腺癌組織中表達更高，其表達水平與腫瘤分級呈正相關(guān)。基因敲低RECQL4抑制轉(zhuǎn)移性前列腺癌細胞生長及存活。RECQL4抑制導致PARP合成增加，從而以PARP依賴的方式誘導腫瘤細胞凋亡。RECQL4敲低亦降低轉(zhuǎn)移性前列腺癌細胞的體外侵襲能力及體內(nèi)成瘤。另外研究發(fā)現(xiàn)RECQL4的高表達可能與Rb-E2F1的調(diào)控有關(guān)，Rb 和E2F1可與RECQL4啟動子直接結(jié)合[24]。

RECQL4在惡性腫瘤中表達升高除可能與RB-E2F1等轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控有關(guān)外，亦可能與RECQL4突變有關(guān)。利用MLPA技術(shù)檢測33例口腔鱗狀細胞癌中30個候選基因的拷貝數(shù)，發(fā)現(xiàn)RECQL4在15.2%的患者中有拷貝數(shù)的擴增[25]，上述乳腺癌亦提及RECQL4有基因擴增。

由上述可知，RECQL4可促進腫瘤細胞的生長及存活，抑制凋亡和促進腫瘤侵襲。RECQL4的表達水平與侵襲性腫瘤行為及預后相關(guān)。此外，有研究表明RECQL4 與化療耐藥相關(guān)，RECQL4在胃癌組織中高表達，并且其高表達提示預后不佳。體外實驗表明，高表達RECQL4的胃癌細胞系對順鉑耐藥，其可能是通過YB1-MDR1通路發(fā)揮作用[26]。另一項研究亦表明，敲低RECQL4可增加乳腺癌細胞化療敏感性[23]。

5 小結(jié)

綜上所述，RECQL4有著重要的生理功能，其功能異常可導致RTS、Baller-Gerold綜合征等多種遺傳性疾病，此外尤與腫瘤密切相關(guān)。一方面，RTS患者RECQL4解螺旋酶功能缺失突變，其骨肉瘤、皮膚癌發(fā)病率升高；另一方面RECQL4擴增突變或者表達升高亦可促進腫瘤的進展，并影響患者預后及化療療效。RECQL4突變或者表達升高致癌可能存在多種內(nèi)在機制，明確RECQL4通過何種關(guān)鍵信號途徑發(fā)揮致癌作用有著重要意義，有待未來進一步研究。

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（收稿日期：2016-10-08 本文編輯：張瑜杰）