乳腺癌易感基因BRCA与同源重组修复机制关系的研究

DNA损伤与修复一直是癌症研究中的热点。DNA双链断裂是DNA损伤的最严重形式，其有效地修复将关系到基因组稳定性和肿瘤的发生。同源重组是修复DNA双链断裂的一种重要机制。申请者和其他学者的研究都表明乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2通过调控同源重组分子机制参与DNA双链断裂的修复，在DNA损伤修复反应中起着不可忽视的作用, 但迄今尚不清楚它们是如何参与调控这一机制的。我们预实验表明BRCA1和BRCA2 之间有功能相关性，为此将进一步采用重组研究手段从分子、细胞及组织不同水平上探讨在DNA损伤修复反应中BRCA1和BRCA2之间相互作用的规律，二者在DNA损伤信号传导通路中是否有协同作用，及它们是如何相互作用参与同源重组的调控、维持基因组的稳定性。旨在提出BRCA调控同源重组分子机制的新理论，为研究乳腺癌的发病机制、临床基因诊断及靶向治疗奠定可靠的理论依据。

同源重组(HR)是DNA双链断裂(DSBs)修复的一种重要机制。大量研究提示乳腺癌易感基因（BRCA1和BRCA2）在修复DNA DSBs中起重要作用，但其调控HR分子机制却不清楚。本课题发现BRCA1和BRCA2能协同调控Rad51依赖的HR通路，而且BRCA1的Chk2磷酸化位点S988（BRCA1S988）可特异性调控BRCA2的活性，BRCA2又能进一步影响Rad51参与HR修复机制。由于BRCA1S988位点在调控BRCA2-Rad51通路上起重要作用，还发现Chk2功能灭活，可导致BRCA2和Rad51功能也随之下调，提示Chk2调控BRCA2可能是通过BRCA1S988位点, 再影响Rad51募集到DNA损伤区域。应答DNA损伤时，当恢复野生型BRCA2在BRCA1S988A细胞中表达时，降低的Rad51与DNA的结合并没有恢复，进一步确认BRCA2蛋白水平受BRCA1S988A所调控的。在HR调控机制中存在着BRCA1-BRCA2-Rad51线性通路，BRCA1S988在调控BRCA2-Rad51通路参与HR机制具有重要意义。超出本项目计划，还发现BRCA1调控HR功能是受抑癌基因p53所制约，p53能在转录水平上抑制BRCA1的过度表达，以避免发生过度修复现象,提示两个抑癌因子在HR调控机制中具有功能相关性，p53能维持BRCA1功能处于稳定状态，以执行正常的修复功能。深入研究发现10种人乳腺癌细胞系中有8种细胞的BRCA1-Rad51通路能应答对DNA损伤反应，8种细胞中有4种带有p53表达缺失，提示所检测的10种细胞系中，有两种修复因子p53和BRCA1之间功能失衡的细胞系占40%。进一步应用DMBA诱导的乳腺癌SD大鼠模型，发现浸润期癌组织BRCA1与p53 mRNA水平都比正常乳腺组织显著地升高，BRCA1升高更为明显，二者之间比例发生显著失调。综上所述，BRCA1-BRCA2通路有促进HR功能，p53能制约BRCA1过度表达而达到抑制过度修复的作用，BRCA1功能稳定性对于维持HR处于正常的功能状态具有重要意义。反之，BRCA1功能低下或过强都可能与乳腺癌的发生密切相关，BRCA1功能状态也可能为探讨乳腺癌的临床诊断及肿瘤患者治疗提供重要的理论依据。