散发性结直肠癌错配修复基因hMLH1的研究进展

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1、散发性结直肠癌错配修复基因hMLH1的研究进展【关键词】直肠癌结直肠癌(colorectalcarcinoma,CRC)是我国一种常见的恶性肿瘤,占胃肠道肿瘤的第二位[1]，近年发病率有上升的趋势，国外报道占胃肠道肿瘤的第三位,其死亡率占肿瘤死亡的第四位[2]。早在20世纪50年代,研究者们就提出肿瘤的发生可能为一个多步骤多环节的过程,直到70年代中期随着分子生物学医学技术的发展,发现了癌基因和抑癌基因,分析肿瘤的形成包括原癌基因的激活和/或抑癌基因的失活的过程，才得以在分子水平上研究其机制。在大肠癌的发生途径中，除了经典的染色体不稳定途径外，1993年Ionow和Aaltonen等首次发现

2、,在几乎所有HNPCC肿瘤和约12%～15%的散发性CRC中存在着微卫星上的突变,称作微卫星不稳定(microsatelliteinstability,MSI),由此提出了另一条途径——错配修复途径[3]1错配修复基因hMLH1的发现错配修复基因是纠正碱基错配的主要因子，它不同于其它抑制基因对细胞的无序增长具有直接的作用，而是通过修复DNA复制过程中产生的错误，维持基因组的稳定性，避免突变，间接抑制肿瘤的发生。目前已发现人类的MMR系统含有9个错配修复基因[4]，其中以hMLH1和hMSH2功能最为重要,hMSH2和hMLH1基因突变占所有检测到突变的90%以上[5]。hMLH1是继Fish

3、el等在1993年在HNPCC细胞中首先分离出与大肠杆菌mutS同源的hMSH2之后的MMR家族中的又一个错配基因的发现。该基因定位于3p21，是细菌错配修复基因mutl的同源物，与大约30％的HNPCC有关，hMLH1的cDNA全长248hp，编码长度为2268bp的开读框架，hMLH1蛋白由756个氨基酸残基组成，与酵母错配修复基因hMLH1比较有41％的同源性，hMLH1在结直肠癌中可能起着一种看家基因的作用。在部分HNPCC患者中hMLH1基因在第4l位密码子有一个C—T突变，使相应的氨基酸残基由丝氨酸变成苯丙氨酸.另外，在HNPCC的患者中还检测到了第578至632位密码子之间的杂

4、合性缺失及从第727位密码子的第一个核苷酸开始的4个核苷酸的缺失，在另外一些病例的第519位密码子则存在一个T的插入，造成hMLH1蛋白产物的羧基端238个氨基酸残基的缺失。另外，张晓梅等在结直肠癌患者的体细胞中发现了位于hMLH1基因第ll5l位碱基T—A的杂合型颠换，导致其第384位编码氨基酸由缬氨酸(Va1)突变为天冬氨酸(Asp)，随后的研究结果表明，Va1384Asp作为东亚人hMLH1基因上的一个多态位点。错配修复基因的功能和作用机制hMLH1和其它的MMR基因的基本功能一样，是消除DNA复制过程中由于DNA聚合酶滑移而引起碱基碱基错配和插入缺失突环的形成。碱基碱基错配损害

5、主要影响非重复的DNA,从而导致单碱基的错配,表现为DNA复制错误(replicationerrors,RER),而插入缺失环的形成会影响DNA重复序列,引起短重复序列的插入或缺失,亦可表现为微卫星的插入或缺失,从而表现为微卫星不稳定(microsatelliteinstablility,MSI)性。DNA复制过程中,在复制一个重复单位后,子链与模板链分离,然后与下一个或下几个重复单位重新结合,使一个或几个重复单位形成“环凸”区域。正常情况下该结构可被MMR系统所校正,但MMR系统失常时,子链DNA如继续延伸即可引起突变。目前MMR基因的作用机制仍不很清楚,推测可能是人类MMR基因编码的错

6、配修复蛋白可相互作用形成一种多聚复合物,参与细胞错配修复反应。hMLH1和hPMS2蛋白形成hMutLα二聚体,与结合到DNA链上的hMutS形成一种暂时性的复合物,从而启动错配修复,在DNA聚合酶Ⅲ、DNA连接酶、单链结合蛋白、外切核酸酶及增殖细胞核抗原等的参与下,切除含有错配碱基的一段DNA链,然后重新合成一段DNA链,这样就修复了含错配碱基的DNA核苷酸链[6]。结直肠杆菌细胞中的这种修复机制是通过错配修复系统识别碱基正确的母链和错配的子链来进行修复反应的，即利用两条链的甲基化状态的不同来进行区别的。一般DNA复制后,子链会在甲基化酶的作用下被甲基化,但在子链合成后的很短时间内,其不

7、会被甲基化,这样错配修复系统能区分甲基化的母链和非甲基化的子链,这种修复机制被认为是甲基导向错配修复机制(methyldirectedmismatchrepair)，人类错配修复系统也需这种作用。MMR基因hMLH1的检测[7]人们使用各种不同的方法对包括散发性结直肠癌在内的癌症病人的hMLH1基因改变及其引起的相关改变进行检测，目前常用的方法如下：正常或肿瘤组织的微卫星序列通过PCR扩增，聚丙烯凝胶电泳分