XRCC4蛋白A247S突变通过诱导基因组不稳定性调控三阴性乳腺癌发生的功能与机制研究

Gene defects in the DNA damage repair pathway is closely related to the carcinogenesis of triple-negative breast cancer (TNBC). Currently, the association between genetic variants in homologous recombination repair (HR) pathway and the occurrence of TNBC has been established. However, the association between genetic variants in non-homologous and end joining (NHEJ) and TNBC has not been validated. Our study showed that a homozygous mutation (p.Ala247Ser, A247S) in XRCC4 was significantly associated with an increased risk of TNBC, and induced genomic instability. This project plans to carry out further study in order to: 1) clarify the biological phenotype of XRCC4 A247S homozygous mutation; 2) explore the molecular mechanism of how only homozygous XRCC4 A247S lead to DNA damage repair deficiency; 3) explore possible treatment strategy for breast cancer with XRCC4A247S mutation. The results of this study will deepen our understanding of the tumorigenesis mechanism of TNBC, and lay down a theoretical and experimental basis for future exploration of novel TNBC treatment strategy.

DNA损伤修复缺陷与三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer, TNBC）的发病密切相关。目前同源重组修复通路缺陷与TNBC发生的关系已经基本明确，而非同源末端连接通路缺陷与TNBC发生的相关性还有待进一步探讨。我们前期通过大规模病例对照研究发现非同源末端连接通路修复基因XRCC4 c.739G>T纯合突变（p.Ala247Ser, A247S）显著增加TNBC发病风险，体外细胞实验证实XRCC4A247S突变降低基因组稳定性。本项目拟对此开展深入研究，包括：1）明确XRCC4蛋白A247S纯合突变的生物学表型；2）阐明仅XRCC4蛋白A247S纯合突变导致DNA损伤修复缺陷的分子机制；3）探索治疗XRCC4蛋白A247S突变型乳腺癌的治疗方案。本研究成果将丰富人们对TNBC发生机制的认识，并为探索TNBC新型治疗策略提供可能途径和潜在靶点。

乳腺癌是女性最为常见的恶性肿瘤之一，严重危害广大妇女的生理和心理健康。三阴性乳腺癌（triple negative breast cancer, TNBC, ER-/PR-/HER2-）约占乳腺癌总数的10%-20%。该型乳腺癌组织学分级高，侵袭性强，治疗手段有限，易发生远处转移；是当前治疗的难点，也是乳腺癌研究的热点之一。目前，三阴性乳腺癌的发生机制尚未被完全揭示。研究DNA损伤修复通路相关基因的遗传变异对阐明三阴性乳腺癌的发病原因具有重要的意义。本课题主要研究XRCC4基因遗传变异与乳腺癌各分子亚型发生易感的关系以及内在分子生物学机制。将XRCC4作为乳腺癌易感候选基因，通过病例-对照研究发现rs3734091与三阴性乳腺癌（TNBC）的发生显著相关（OR = 18.65, P < 0.0001）。利用序列比对方法，我们发现XRCC4A247S毗邻XRCC4基因的保守核定位序列（NLS），基于此，我们推测XRCC4A247S可能会对XRCC4蛋白入核造成影响。通过免疫荧光和免疫组化我们分别在细胞水平和组织水平发现纯合XRCC4A247S能造成部分XRCC4蛋白入核障碍，导致异常胞浆定位；彗星实验和克隆形成实验均提示XRCC4A247S造成XRCC4参与的DNA损伤修复能力明显下降，并且野生型XRCC4能够逆转XRCC4A247S放疗敏感性。最后，我们通过染色体核型分析观察到XRCC4A247S明显增加细胞中异常染色体的数目（包括染色体断裂、着丝点易位融合等），提示XRCC4A247S造成的DNA损伤修复缺陷导致受损遗传物质的累积并最终造成基因组的不稳定，增加个体恶性肿瘤发生的风险。.综上所述，本研究从病例对照研究入手，在分子水平上解释了rs3734091位点在隐性模型下具有潜在致病性的可能机制，提示XRCC4基因的遗传变异能够导致三阴性乳腺癌发生的分子机制。