SWI/SNF染色質重塑復合物在乳腺癌中的研究現狀

閆夢麗，吳煥文，梁智勇

乳腺癌的發病率和病死率均位居女性惡性腫瘤的首位[1]。雖然目前乳腺癌根據分期特點已有多種治療方式，5年生存率得到了提高，但仍有很多乳腺癌患者因治療方案有限而無法長期生存。因此，繼續探索乳腺癌中有效的分子標志物對臨床治療具有重要意義[2]。近年隨著全基因組測序技術的發展，在多種腫瘤中發現SWI/SNF復合物亞基的改變。考慮SWI/SNF復合物亞基的改變在多種腫瘤中發揮功能的復雜性及普遍性，推測SWI/SNF復合物功能障礙可能是乳腺癌發生、發展的重要因素之一。因此，本文對近年SWI/SNF復合物亞基在乳腺癌中的研究進展作一綜述。

1 SWI/SNF復合物的結構和功能

基因表達調控在真核生物中比在原核生物中復雜，因為在真核生物中，轉錄機制識別的是染色質模板，而非裸露的DNA，因此染色質重塑復合物在這個過程中起至關重要的作用。染色質重塑復合物通過改變染色質的可及性，調控基因功能的關閉與開放。SWI/SNF復合物是第一個在酵母中被鑒定的染色質重塑復合物，由11個亞基組成，總相對分子質量約為2.0×104。隨后的鑒定揭示SWI/SNF復合物以ATP依賴的方式調節從酵母到人類的基因轉錄。人SWI/SNF復合物包括由BAF250a(ARID1A)或BAF250b(ARID1B)亞基組成的BAF復合物，以及由BAF180(PBRM1)和BAF200(ARID2)組成的PBAF復合物。BAF和PBAF復合物均含有兩種相互排斥的ATP酶亞基的一種，即BRG1(由SMARCA4編碼)或BRM(由SMARCA2編碼)。所有SWI/SNF復合物均含有核心亞基BAF155(SMARCC1編碼)、BAF170(SMARCC2編碼)和BAF47(SMARCB1編碼)。除外，更多的附屬亞基參與SWI/SNF復合物的組成，這使得SWI/SNF復合物在細胞環境中高度可變。

哺乳動物SWI/SNF染色質重塑復合物涉及一系列重要的生物學過程，如發育、組織分化、轉錄、復制、修復、重組和染色質結構改變。然而，在腫瘤中對其研究最廣泛的作用是通過調控轉錄控制基因的表達。1998年Versteege等[3]首次明確了哺乳動物的SWI/SNF復合物與腫瘤之間的聯系，該研究確認INI1/hSNF5/BAF47亞基的缺失可導致兒童橫紋肌樣瘤的發生。隨后，多基因組測序技術進一步證實該復合物亞基在腫瘤中的重要作用，約20%的人類腫瘤中均存在SWI/SNF復合物相關亞基的異常，且其亞基平均突變率位居所有基因突變的第2位[4]。現將相關亞基在乳腺癌中的具體研究進展介紹如下。

1.1 ATP酶亞基BRG1和BRM是兩種高度相關但相互排斥的ATP酶亞基，是哺乳動物SWI/SNF復合物的催化亞基，具有同源性及高度相似性。

1.1.1BRG1 在乳腺癌中，最初的證據表明BRG1可能是一種腫瘤抑制蛋白，經胚胎干細胞同源重組失活BRG1基因后會導致純合子小鼠胚胎致死，BRG1+/-單倍體功能不全的雜合子小鼠表現為乳腺癌易感性[5-6]。機制上尚有證據表明，在乳腺癌相關細胞系中，BRG1與多種細胞周期調節蛋白，包括Rb、p53、BRCA1等之間存在相互作用，特定亞基功能的缺失會導致細胞周期缺陷，從而促進乳腺癌的形成[7]。然而，隨后的很多研究支持BRG1在乳腺癌中具有促癌作用。BRG1在大多數原發性乳腺癌中過表達，與腫瘤的受體狀態無關。重要的是，BRG1高表達與患者較差的生存期顯著相關，BRG1高表達是乳腺癌轉移高危患者的預測指標[8]。機制上，干擾乳腺癌細胞系中BRG1基因表達后導致細胞的增殖和遷移能力下降了65%以上，體內異種移植腫瘤的形成也明顯減少[9]。Wu等[9]利用CRISPR/CAS9技術完全敲除BRG1后腫瘤細胞發生死亡，實驗再次證實了BRG1對乳腺癌細胞生存的必要性。除外，亦有證據證明BRG1促進三陰型乳腺癌細胞增殖及耐藥的機制，包括促進脂質合成[10]、激活癌蛋白MUC的轉錄[11]及誘導ABC轉運蛋白的表達[12]。

1.1.2BRM BRM位于9號染色體。BRM和BRG1在蛋白水平上有75%的序列相似性且在體外染色質重構實驗中表現相似。與BRG1相反，BRM缺陷的小鼠發育正常。研究發現10%～20%的實體性腫瘤發生BRM的異常，包括肺癌[13]、腎癌[14]和晚期腺樣囊性癌[15]等。BRM在乳腺癌中的作用尚存在爭議。Glaros等[16]的實驗結果顯示約15%的原發性乳腺癌患者缺乏BRM蛋白的表達。Yang等[17]報道，與惡性程度較低的MCF-7細胞系相比，三陰型乳腺癌細胞系MDA-231中BRM的蛋白表達水平降低。同時，BRM在高級別乳腺癌組織中的表達含量亦明顯低于低級別乳腺癌組織。該研究還發現敲除BRM基因可以明顯促進TGF-β誘導的MCF-7細胞的侵襲和轉移。機制上BRM下調導致了細胞緊密連接蛋白Claudins的丟失，由此推測BRM可能存在抑癌基因的作用。然而，Wu等[9]發現敲除BRM基因后，三陰型乳腺癌細胞系S期細胞數量減少，細胞周期延長，體內成瘤和體外細胞的增殖均受到了抑制，提示BRM在腫瘤生長過程中扮演積極作用。目前關于BRM與乳腺癌的研究較少，相關結論仍需進一步探討。

1.2 核心亞基核心亞基BAF47、BAF155和BAF170(也稱為SNF5/INI1/SMARCB1、SMARCC1和SMARCC2)是根據它們在體外恢復高效核小體重構的能力來定義的[18]。在乳腺癌中關于核心亞基的研究較少。

1.2.1SMARCB1 SMARCB1也稱為hSNF5和INI1，位于染色體位置22q.11.2，在兒童惡性橫紋肌樣肉瘤中，被認為是一種真正的抑癌基因[3]。文獻已證實SMARCB1編碼的SWI/SNF染色質重構SNF5亞基可以與癌蛋白轉錄因子MYC相互作用，SNF5可以抑制MYC的DNA結合能力，阻礙MYC在細胞內對靶基因的識別[19]。雖然在乳腺癌中SMARCB1的作用尚無明確的報道，但Mimori等[20]在122例乳腺癌組織中觀察到2例第152位密碼子和7例第位299密碼子的核苷酸變化。早期研究發現當SMARCB1的146～181位氨基酸被去除時會降低cMYC的轉錄水平[21]。第152位密碼子剛好位于氨基酸146～181位中，對應的核苷酸序列剛好是cMYC的結合位點，因此該多態性變化會改變它們的結合親和力并影響cMYC的轉錄活性。一旦cMYC-SMARCB1相互作用或cMYC介導的轉錄激活受損，染色質重塑系統便會受到擾亂，從而促進腫瘤的發生、發展。值得一提的是，在眾多實體瘤的檢測中，大家僅在乳腺癌中觀察到了這個核苷酸多態性現象。此外，據報道SWI/SNF核心成員SMARCB1表達降低的三陰型乳腺癌患者對含阿霉素的化療方案的反應性降低。由此推斷SMARCB1可能在乳腺癌發生、進展中起抑制因子的作用。

1.2.2SMARCC1 核心亞基SMARCC1編碼蛋白BAF155。BAF155可能根據腫瘤類型作為特異性的抑癌基因或致癌基因。BAF155最初被認為是一種腫瘤抑制因子，其駐留在染色體3p21.31上，該區域經常在肺癌和其他腺癌中缺失。Andersen等[22]發現BAF155在前列腺癌和結腸癌中顯著表達，且BAF155表達水平升高與結腸癌的不良預后和復發相關，被認為具有促癌作用。Wang等[23]的研究結果顯示，乳腺癌組織中BAF155(me-BAF155)的甲基化表達水平高于正常乳腺組織。此外，較高的me-BAF155表達水平與較高的臨床分期和較差的生存率相關。重要的是，敲除MDA-MB-231細胞中的BAF155會導致細胞增殖和遷移受損，且這種現象可以通過野生型BAF155的重新表達而得到逆轉。機制上，CARM1介導BAF155在R1064位點的甲基化導致了BAF155表達水平的升高，從而促進乳腺癌轉移途徑的激活。對甲基化修飾的BAF155WT優先結合的基因進行聚類分析顯示，減數分裂和cMYC途徑是兩個最顯著的富集途徑。以上結果提示BAF155可能作為乳腺癌一種新型的獨立預后生物學標志物。

1.3 附屬亞基

1.3.1ARID1A ARID1A是BAF復合物的重要組成部分。截至目前文獻報道多種癌癥類型中存在ARID1A體細胞突變導致的蛋白表達丟失，包括乳腺癌[24]。與正常組織相比，ARID1A在乳腺癌組織中的表達下調。ARID1A RNA或蛋白的下調與乳腺癌更強的侵襲性和患者較短的無瘤生存期顯著相關[25-26]。沉默ARID1A會顯著增加乳腺癌細胞的增殖、遷移和耐藥性[26]。機制上，ARID1A主要作為轉錄抑制因子，其丟失會顯著改變組蛋白修飾和轉錄組。ARID1A通過調節染色質對轉錄因子CEBPα的可及性來抑制長鏈非編碼RNA UCA1的表達，進而抑制細胞的增殖和遷移[27]。Takao等[26]研究發現下調乳腺癌中的ARID1A水平會顯著上調RAB11家族相互作用蛋白1(RAB11FIP1)的mRNA。RAB11FIP1是一種Rab-偶聯蛋白，可促進乳腺癌的進展。除外，ARID1A可用于預測接受紫杉醇化療的乳腺癌患者的預后，ARID1A低表達的細胞對紫杉醇化療的反應較差。已知p38MAPK信號通路可以誘導細胞的活化、增殖和凋亡，與腫瘤治療中的耐藥性密切相關。而Lin等[25]的實驗結果顯示，在三陰型乳腺癌中，ARID1A的表達水平與p38MAPK蛋白表達水平呈正相關，并受p38MAPK相關通路的高度調控。

1.3.2ARID1B ARID1B和ARID1A具有60%的氨基酸序列相似性，兩者在BAF復合體中相互排斥。事實上，ARID1B在腫瘤發生中的確切作用仍不清楚。Shao等[28]采用免疫組化法對156例乳腺浸潤性導管癌組織中的ARID1B蛋白表達進行檢測，發現ARID1B在三陰型乳腺癌中的表達水平明顯高于其它亞型。ARID1B蛋白高表達與較高的組織學分級、核多形性和較大的腫瘤直徑顯著相關，且ARID1B高表達的乳腺癌患者5年無瘤生存率明顯下降。值得一提的是，體外實驗結果亦表明，在三陰型乳腺癌MDA-MB-231細胞系中干擾ARID1B基因的表達后細胞增殖速度明顯減弱。由此推測ARID1B可能是促進乳腺癌發展的重要因素。

1.3.3PBRM1 PBRM1位于染色體3p21，編碼BRG1相關因子180蛋白，即BAF180。PBRM1在腎癌中突變較普遍。在乳腺癌中PBRM1表達水平明顯低于癌旁正常組織。PBRM1低表達與較高的臨床分期和淋巴結轉移顯著相關，且提示患者預后不良[29]。機制上Xia等[30]的研究結果證實PBRM1通過與p21啟動子結合，調節p21轉錄，進而抑制乳腺癌細胞生長。以上研究均支持PBRM1是乳腺癌的腫瘤抑制因子。

2 展望

SWI/SNF染色質重塑復合物的基本生化功能是改變組蛋白與DNA的接觸，進而改變核小體的結構或位置。由于構成的多樣性，其異常對癌癥造成的影響往往更為復雜。本文全面綜述了已有文獻對乳腺癌中異常SWI/SNF亞基的報道，發現多個亞基與乳腺癌的發生、發展及臨床預后關系密切。在乳腺癌中，亞基SMARCB1、ARID1A和PBRM1偏向于腫瘤抑制因子的作用，而SMARCA4、me-BAF155和ARID1B則更偏向于促癌基因的作用。但若想將它們作為真正的預測靶標或臨床治療靶點，仍需進行深入分析。