肿瘤易感基因BRCA2的研究进展
作者：颜江华
单位：厦门大学抗癌研究中心(厦门361005)
关键词：
肿瘤990519 King在1974年通过大量流行病学研究发现乳腺癌与遗传因子有关，患者常染色体上有显性基因突变，并能从父母遗传给子代。1990年King研究组通过17号染色体的一系列微卫星标志物，对基因组的连锁分析发现第一个家族性乳腺癌易感基因BRCA1(Breast and ovarian cancer susceptibility gene,BRCA1)并定位在17q21。随后大量研究显示BRCA1可以解释既有多例早发性乳腺癌，又有多例卵巢癌的家族和45%单患乳腺癌的家族，而难以解释男女性乳腺癌均发的家族。虽然p53胚系突变和AT(Ataxia Telangiectasia:AT.)突变与乳腺癌有关；但p53和AT的突变也只能解释很少一部分与BRCA1无关的家族。这促使了与乳腺癌相关基因的进一步研究。1994年第二个乳腺癌易感基因BRCA2被发现并定位在13q12-13上。本文就有关BRCA2的基因定位、在肿瘤中的杂合性丢失(Loss of Heterozygosity;LOH)、基因突变和表达调控研究情况作一综述。
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一、BRCA2的基因定位
Wooster等[1]对患有多例早发性乳腺癌而又与BRCA1无关的15个家族进行基因组连锁分型分析，首先发现一个新的与早发性乳腺癌相关联的基因——BRCA2，并定位在13q12-13个区域。多点Lot计分法分析显示早发性乳腺癌家族与D13S260和D13S267最大连锁率达9.58%。两个重组人工染色体定位BRCA2端粒于D13S289；一个来源于双侧乳腺癌的重组人工染色定位BRCA2的着丝点于D13S267。至此确定BRCA2位于13q12-13上标记物D13S289/90和D13S267之间6cM(centimorgans)的区域。完整的BRCA2基因尚未被鉴定，但已知BRCA2是一个由26个外显子构成的大基因，26个外显子共有10254个核苷酸。其中11号外显子几乎含编码系列的一半，完整的BRCA2编码3 418个氨基酸的蛋白质，该蛋白质与已鉴定的蛋白质几乎没有同源性，但其具体特性尚不清楚，可能是一种转录因子。
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二、BRCA2的杂合性丢失
Gudmundsson等[2]用D13S260、DI3S267和D13S263等系列微卫星标记物，对50例来自5个家族、被证明是BRCA2携带者的肿瘤标本进行分析。在33例女性乳腺癌中28例LOH(+)；5例LOH(-)中的3例属患双侧乳腺癌，在对侧乳腺肿瘤组织中发现等位基因的丢失。另17例为其它肿瘤，包括1例男性乳腺癌、7例前列腺癌、6例卵巢癌、1例结肠癌、1例子宫颈癌和1例输尿管癌，除1例卵巢癌和1例前列腺癌外均为LOH(+)。
Vadenberg等[3]对84例来自散发性、家族性或遗传性的原发性乳腺癌标本，用5个涵盖BRCA2基因所在区域13q12-13的微卫星标志物，同时选 用一个定位于RB1内的标志物进行分析。在BRCA2区域LOH(+)为34%；在RB1区域为27%。BRCA2 LOH(+)与高S期和高雌激素、孕激素受体密度以及DNA非双倍体有关；也与肿瘤的大小、病理类型及其预后有关，而与乳腺癌患者的淋巴结转移情况、年龄和家族史无关，其结果同时显示在BCRA2区域和末端存在其它抑癌基因，虽然RB1也定位在这个区域；但大量的基因组连锁分析表明BRCA2不是RB1。这个区域一个或多个抑癌基因的失活与家族性和散发性乳腺癌的恶性生长程度和预后有关。
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Hiroyuki Takahashi等[4]对130例卵巢癌的杂合性丢失进行分析，LOH(+)为56%。Foster等[5]对85例卵巢癌的分析报道，LOH(+)为46%。在BRCA2携带者肿瘤中野生型染色体的丢失很可能是肿瘤细胞对双等位突变基因强烈选择的结果。流行病学研究显示BRCA2与家族性乳腺癌和卵巢癌有关。这也说明BRCA2是一个抑癌基因。
与BCRA1一样，BRCA2 LOH(+)增加女性早发性乳腺癌的危险性。在1例与BRCA2最大连锁的家族分析中发现到80岁前女性乳腺癌发生率高达87%，这个结果可与BRCA1的高外显性相比。
三、BRCA2基因突变
Foster等对50例卵巢癌肿瘤DNA样品(31例LOH(+)，19例LOH(-)进行BRCA2 11号外显子的PTT(Protein Truncation Test)分析发现：3个突变体(3866 del A;5803 del ATTA;6064 ins A),由于1～4个bp的插入或缺失导致框架移位突变；同时发现一个独特的异二倍体，表现为16 bp的缺失(9476 del 16——移去24号外显子的9bp和拼接体相应序列的7 bp)。对这4个突变体各自的淋巴细胞的DNA分析显示2个属胚系性突变，2个是体细胞突变。2个胚系性突变的个体家族史上并无相关的癌症史。尽管大量的基因组分型连锁分析发现在乳腺癌和卵巢癌中13q上BRCA2区域常见等位基因丢失，但BRCA2基因胚系突变与遗传性卵巢癌的相关性远比BRCA1的低得多。而BRCA2基因的体细胞突变在散发性卵巢癌的发生过程中也并不常见，这与BRCA1相似。几种BRCA2基因突变形式和多态性形式见附表[5，6]。
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附表 基因突变和多态性形式 型
外显子
生殖因子型
核苷酸
变异
胚系
10
299-300
1125-1126
insC
突变
11
936-937
, 百拇医药
3034-3037
del AAAC
11
1908
5950-5951
del CT
11
2003
6174
del(Berman DB et al)
11
1227
, 百拇医药
3688
del A
11
1862
5803
del ATTA
11
1948
6064
insA
14
2486
7625
, 百拇医药
GCA(Ala)-CAC(His)
体细胞
10
605
2041
insA
突变
19
2787
8588
CGC(Arg)-CAC(His)
多态性
10
, 百拇医药
372
1342
CAT(His)-AAT(Asn)
10
455
1593
TCA(Ser)-TCG(Ser)
11
1552
4884
GGT(Gly)-GGC(Gly)
11
, 百拇医药
1915
5972
ACG(Thr)-ATG(Met)
14
2421
7470
TCA(Ser)-TCG(Ser)
27
Intron
-68
del TTAC
有关BRCA2突变的报道还很少，而且我们无法确定BRCA2基因型与肿瘤表型的相关性。令人感兴趣的是Berman等报道[7]1例BRCA2 6174 del T突变的男性有多种癌症的历史：42岁被诊断有直肠癌，46岁时诊断有乳腺癌，47岁时诊断有食管癌。在其它BRCA2突变的家族中也发现多发有结肠癌、肺癌、输尿管癌、脑瘤、胰腺癌和白血病。BRCA2突变家族中这种肿瘤的多样性在其它研究中也有报道。有意义的是他们同时也发现BRCA2突变携带者的淋巴细胞染色体异常增加。他们认为BRCA2的活性异常增加了基因组的不稳定性，可以是导致多种肿瘤发生的原因之一。
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四、BRCA2的基因表达与调控
Rajan等的研究[8]发现BRCA2 mRNA的表达受到严格调节，并且这种调节与BRCA1相协调。BRCA2 mRNA在快速增殖细胞中升高，峰值在G1/S交界处，但与DNA的合成无关。乳腺上皮细胞分化时对糖皮质激素的反应是BRCA2 mRNA升高，表明BRCA2与细胞的增殖和分化过程有关。Spillman等[9]也观察到在人乳腺癌细胞株BT-483和MCF-7中BRCA1和BRCA2 mRNA表达水平是协同受到雌激素调节的，而不是孕激素，两个抗雌激素试剂(trans 4'-hydroxytamoxifen和ICI182，780)可以阻断雌激素的作用，证实这种调节是由雌激素介导的。在BT-483细胞株中雌激素刺激后18～24 h，BRCA1和BRCA2表达开始增高，这又说明雌激素的作用是间接的。Cycloheximide 可以阻断雌激素的这种作用，提示雌激素通过诱导一种尚不明确的雌激素反应蛋白的合成而导致BRCA1和BRCA2 mRNA增加。
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五、展望
BRCA2是新近发现的一个抑癌基因，它在流行病学上与早期发现的BRCA1有许多相似之处，它们在遗传性乳腺癌、卵巢癌中均有较高频率的基因杂合性丢失，并且在乳腺癌细胞中也观察到它们的mRNA表达受到协调调控。但BRCA2与男性乳腺癌有较高的相关性，并且其它基因表型也与BRCA1不同。目前，BRCA2的基因定位和mRNA编码已经清楚，但其完整的基因结构及其蛋白质功能尚不清楚；其在乳腺癌相关抑癌基因中所占的比例以及其与其它肿瘤广泛的相关性也需要进一步研究。
第一作者简介 颜江华，男，博士，副研究员。
参考文献
[1]Wooster R，Neuhausen SL,Mangion J,et al.Localization of a breast cancer susceptibility gene,BRCA2,to chromosome 13q12-13.Science,1994,265(5181):2088
, http://www.100md.com
[2]Gudmundsson J,Johannesdottir G,Arason A, et al. Frequent occurrence of BRCA2 linkage in Icelandic breast cancer families and segregation of a common BRCA2 haplotype.Am J Human Genet,1996,58(4):749
[3]Vandenberg J,Johannsson O,Hakansson S, et al. Allelic loss at chromosome 13q12-q13 is associated with poor prognosis in familial and sporadic breast cancer.Br J Cancer,1996,74(10):1615
[4]Takahashi H,Chin HC,Bandera CA, et al. Mutations of the BRCA2 gene in ovarian carcinomas.Cancer Res,1996,56(12):2738
, 百拇医药
[5]Foster KR,Harrington P,Kerr J, et al. Somatic and germline mutations of the BRCA2 gene in sporadic ovarian cancer.Cancer Res,1996,56(16):3622
[6]Lancaster JM,Wooster R,Mangion J, et al. BRCA2 mutations in primary breast and ovarian cancers.Nature Genet,1996,13(2):238
[7]Berman DB,Costalas J,Schultz DC, et al. A common mutation in BRCA2 that predisposes to a variety of cancers is found in both Jewish Ashkenazi and non-Jewish individuals.Cancer Res,1996,56(15):3409
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[8]Rajan JV,Wang M,Marquis ST, et al. BRCA2 is coordinately regulated with BRCA during proliferation and differentiation in mammary epithelial cells.Pro Nat Acad Sci USA,1996;93(23):13078
[9]Spillman MA,Bowcock AM.BRCA1 and BRCA2 mRNA levels are coordinately elevated in human breast cancer cells in response to estrogen.Oncogene,1996,13(8):1639
(收稿：1997-10-27), 百拇医药
单位：厦门大学抗癌研究中心(厦门361005)
关键词：
肿瘤990519 King在1974年通过大量流行病学研究发现乳腺癌与遗传因子有关，患者常染色体上有显性基因突变，并能从父母遗传给子代。1990年King研究组通过17号染色体的一系列微卫星标志物，对基因组的连锁分析发现第一个家族性乳腺癌易感基因BRCA1(Breast and ovarian cancer susceptibility gene,BRCA1)并定位在17q21。随后大量研究显示BRCA1可以解释既有多例早发性乳腺癌，又有多例卵巢癌的家族和45%单患乳腺癌的家族，而难以解释男女性乳腺癌均发的家族。虽然p53胚系突变和AT(Ataxia Telangiectasia:AT.)突变与乳腺癌有关；但p53和AT的突变也只能解释很少一部分与BRCA1无关的家族。这促使了与乳腺癌相关基因的进一步研究。1994年第二个乳腺癌易感基因BRCA2被发现并定位在13q12-13上。本文就有关BRCA2的基因定位、在肿瘤中的杂合性丢失(Loss of Heterozygosity;LOH)、基因突变和表达调控研究情况作一综述。
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一、BRCA2的基因定位
Wooster等[1]对患有多例早发性乳腺癌而又与BRCA1无关的15个家族进行基因组连锁分型分析，首先发现一个新的与早发性乳腺癌相关联的基因——BRCA2，并定位在13q12-13个区域。多点Lot计分法分析显示早发性乳腺癌家族与D13S260和D13S267最大连锁率达9.58%。两个重组人工染色体定位BRCA2端粒于D13S289；一个来源于双侧乳腺癌的重组人工染色定位BRCA2的着丝点于D13S267。至此确定BRCA2位于13q12-13上标记物D13S289/90和D13S267之间6cM(centimorgans)的区域。完整的BRCA2基因尚未被鉴定，但已知BRCA2是一个由26个外显子构成的大基因，26个外显子共有10254个核苷酸。其中11号外显子几乎含编码系列的一半，完整的BRCA2编码3 418个氨基酸的蛋白质，该蛋白质与已鉴定的蛋白质几乎没有同源性，但其具体特性尚不清楚，可能是一种转录因子。
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二、BRCA2的杂合性丢失
Gudmundsson等[2]用D13S260、DI3S267和D13S263等系列微卫星标记物，对50例来自5个家族、被证明是BRCA2携带者的肿瘤标本进行分析。在33例女性乳腺癌中28例LOH(+)；5例LOH(-)中的3例属患双侧乳腺癌，在对侧乳腺肿瘤组织中发现等位基因的丢失。另17例为其它肿瘤，包括1例男性乳腺癌、7例前列腺癌、6例卵巢癌、1例结肠癌、1例子宫颈癌和1例输尿管癌，除1例卵巢癌和1例前列腺癌外均为LOH(+)。
Vadenberg等[3]对84例来自散发性、家族性或遗传性的原发性乳腺癌标本，用5个涵盖BRCA2基因所在区域13q12-13的微卫星标志物，同时选 用一个定位于RB1内的标志物进行分析。在BRCA2区域LOH(+)为34%；在RB1区域为27%。BRCA2 LOH(+)与高S期和高雌激素、孕激素受体密度以及DNA非双倍体有关；也与肿瘤的大小、病理类型及其预后有关，而与乳腺癌患者的淋巴结转移情况、年龄和家族史无关，其结果同时显示在BCRA2区域和末端存在其它抑癌基因，虽然RB1也定位在这个区域；但大量的基因组连锁分析表明BRCA2不是RB1。这个区域一个或多个抑癌基因的失活与家族性和散发性乳腺癌的恶性生长程度和预后有关。
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Hiroyuki Takahashi等[4]对130例卵巢癌的杂合性丢失进行分析，LOH(+)为56%。Foster等[5]对85例卵巢癌的分析报道，LOH(+)为46%。在BRCA2携带者肿瘤中野生型染色体的丢失很可能是肿瘤细胞对双等位突变基因强烈选择的结果。流行病学研究显示BRCA2与家族性乳腺癌和卵巢癌有关。这也说明BRCA2是一个抑癌基因。
与BCRA1一样，BRCA2 LOH(+)增加女性早发性乳腺癌的危险性。在1例与BRCA2最大连锁的家族分析中发现到80岁前女性乳腺癌发生率高达87%，这个结果可与BRCA1的高外显性相比。
三、BRCA2基因突变
Foster等对50例卵巢癌肿瘤DNA样品(31例LOH(+)，19例LOH(-)进行BRCA2 11号外显子的PTT(Protein Truncation Test)分析发现：3个突变体(3866 del A;5803 del ATTA;6064 ins A),由于1～4个bp的插入或缺失导致框架移位突变；同时发现一个独特的异二倍体，表现为16 bp的缺失(9476 del 16——移去24号外显子的9bp和拼接体相应序列的7 bp)。对这4个突变体各自的淋巴细胞的DNA分析显示2个属胚系性突变，2个是体细胞突变。2个胚系性突变的个体家族史上并无相关的癌症史。尽管大量的基因组分型连锁分析发现在乳腺癌和卵巢癌中13q上BRCA2区域常见等位基因丢失，但BRCA2基因胚系突变与遗传性卵巢癌的相关性远比BRCA1的低得多。而BRCA2基因的体细胞突变在散发性卵巢癌的发生过程中也并不常见，这与BRCA1相似。几种BRCA2基因突变形式和多态性形式见附表[5，6]。
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附表 基因突变和多态性形式 型
外显子
生殖因子型
核苷酸
变异
胚系
10
299-300
1125-1126
insC
突变
11
936-937
, 百拇医药
3034-3037
del AAAC
11
1908
5950-5951
del CT
11
2003
6174
del(Berman DB et al)
11
1227
, 百拇医药
3688
del A
11
1862
5803
del ATTA
11
1948
6064
insA
14
2486
7625
, 百拇医药
GCA(Ala)-CAC(His)
体细胞
10
605
2041
insA
突变
19
2787
8588
CGC(Arg)-CAC(His)
多态性
10
, 百拇医药
372
1342
CAT(His)-AAT(Asn)
10
455
1593
TCA(Ser)-TCG(Ser)
11
1552
4884
GGT(Gly)-GGC(Gly)
11
, 百拇医药
1915
5972
ACG(Thr)-ATG(Met)
14
2421
7470
TCA(Ser)-TCG(Ser)
27
Intron
-68
del TTAC
有关BRCA2突变的报道还很少，而且我们无法确定BRCA2基因型与肿瘤表型的相关性。令人感兴趣的是Berman等报道[7]1例BRCA2 6174 del T突变的男性有多种癌症的历史：42岁被诊断有直肠癌，46岁时诊断有乳腺癌，47岁时诊断有食管癌。在其它BRCA2突变的家族中也发现多发有结肠癌、肺癌、输尿管癌、脑瘤、胰腺癌和白血病。BRCA2突变家族中这种肿瘤的多样性在其它研究中也有报道。有意义的是他们同时也发现BRCA2突变携带者的淋巴细胞染色体异常增加。他们认为BRCA2的活性异常增加了基因组的不稳定性，可以是导致多种肿瘤发生的原因之一。
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四、BRCA2的基因表达与调控
Rajan等的研究[8]发现BRCA2 mRNA的表达受到严格调节，并且这种调节与BRCA1相协调。BRCA2 mRNA在快速增殖细胞中升高，峰值在G1/S交界处，但与DNA的合成无关。乳腺上皮细胞分化时对糖皮质激素的反应是BRCA2 mRNA升高，表明BRCA2与细胞的增殖和分化过程有关。Spillman等[9]也观察到在人乳腺癌细胞株BT-483和MCF-7中BRCA1和BRCA2 mRNA表达水平是协同受到雌激素调节的，而不是孕激素，两个抗雌激素试剂(trans 4'-hydroxytamoxifen和ICI182，780)可以阻断雌激素的作用，证实这种调节是由雌激素介导的。在BT-483细胞株中雌激素刺激后18～24 h，BRCA1和BRCA2表达开始增高，这又说明雌激素的作用是间接的。Cycloheximide 可以阻断雌激素的这种作用，提示雌激素通过诱导一种尚不明确的雌激素反应蛋白的合成而导致BRCA1和BRCA2 mRNA增加。
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五、展望
BRCA2是新近发现的一个抑癌基因，它在流行病学上与早期发现的BRCA1有许多相似之处，它们在遗传性乳腺癌、卵巢癌中均有较高频率的基因杂合性丢失，并且在乳腺癌细胞中也观察到它们的mRNA表达受到协调调控。但BRCA2与男性乳腺癌有较高的相关性，并且其它基因表型也与BRCA1不同。目前，BRCA2的基因定位和mRNA编码已经清楚，但其完整的基因结构及其蛋白质功能尚不清楚；其在乳腺癌相关抑癌基因中所占的比例以及其与其它肿瘤广泛的相关性也需要进一步研究。
第一作者简介 颜江华，男，博士，副研究员。
参考文献
[1]Wooster R，Neuhausen SL,Mangion J,et al.Localization of a breast cancer susceptibility gene,BRCA2,to chromosome 13q12-13.Science,1994,265(5181):2088
, http://www.100md.com
[2]Gudmundsson J,Johannesdottir G,Arason A, et al. Frequent occurrence of BRCA2 linkage in Icelandic breast cancer families and segregation of a common BRCA2 haplotype.Am J Human Genet,1996,58(4):749
[3]Vandenberg J,Johannsson O,Hakansson S, et al. Allelic loss at chromosome 13q12-q13 is associated with poor prognosis in familial and sporadic breast cancer.Br J Cancer,1996,74(10):1615
[4]Takahashi H,Chin HC,Bandera CA, et al. Mutations of the BRCA2 gene in ovarian carcinomas.Cancer Res,1996,56(12):2738
, 百拇医药
[5]Foster KR,Harrington P,Kerr J, et al. Somatic and germline mutations of the BRCA2 gene in sporadic ovarian cancer.Cancer Res,1996,56(16):3622
[6]Lancaster JM,Wooster R,Mangion J, et al. BRCA2 mutations in primary breast and ovarian cancers.Nature Genet,1996,13(2):238
[7]Berman DB,Costalas J,Schultz DC, et al. A common mutation in BRCA2 that predisposes to a variety of cancers is found in both Jewish Ashkenazi and non-Jewish individuals.Cancer Res,1996,56(15):3409
, 百拇医药
[8]Rajan JV,Wang M,Marquis ST, et al. BRCA2 is coordinately regulated with BRCA during proliferation and differentiation in mammary epithelial cells.Pro Nat Acad Sci USA,1996;93(23):13078
[9]Spillman MA,Bowcock AM.BRCA1 and BRCA2 mRNA levels are coordinately elevated in human breast cancer cells in response to estrogen.Oncogene,1996,13(8):1639
(收稿：1997-10-27), 百拇医药