邱世岳

腫瘤的發(fā)生與DNA損傷密切相關(guān)，DNA損傷的積累會導(dǎo)致原癌基因的激活和抑癌基因的失活。外源性因素(電離輻射)和內(nèi)源性因素(炎癥)可以產(chǎn)生多種類型的DNA損傷，包括堿基的修飾、DNA鏈的交聯(lián)、單鏈及雙鏈斷裂。而在DNA損傷中，DNA雙鏈斷裂(double-stranded breaks, DSBs)是最嚴重的損傷形式。DSBs的錯誤修復(fù)會引起基因組不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致重大的染色體重排或斷裂位點突變，甚至導(dǎo)致細胞死亡、細胞轉(zhuǎn)化和腫瘤發(fā)生。同源重組修復(fù)(homologous recombination repair, HRR)是哺乳動物細胞最為精確的DNA損傷修復(fù)方式，而RAD54B蛋白是該通路重要的組成成分，該蛋白能保障損傷的DNA得到精確的修復(fù)，從而減少相關(guān)疾病或腫瘤的發(fā)生?；贖RR在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的重要性，而RAD54B在該通路中有不可或缺的作用，該文通過回顧性分析近年文獻探討RAD54B與腫瘤的關(guān)系。

1 RAD54B發(fā)現(xiàn)的起源及結(jié)構(gòu)

Hiramoto等[1]在1999年首次報道SNF2超家族的一個新成員，即RAD54B基因。該基因與RAD54基因高度同源，其編碼的蛋白在睪丸和脾臟中高表達，并且在減數(shù)分裂和有絲分裂重組中有著重要的作用。RAD54B基因位于人染色體8q21.3-q22區(qū)域。人原發(fā)性淋巴瘤和結(jié)腸癌中存在RAD54B基因高度保守位置的純合突變，這提示RAD54B基因突變也許參與了腫瘤的發(fā)生。RAD54B編碼的mRNA長度為3 074 kb，經(jīng)過翻譯和修飾后的蛋白質(zhì)包含910個氨基酸，相對分子質(zhì)量為10.3×104[2]。RAD54B蛋白中心區(qū)域的特征性解旋酶模體與RAD54的SNF2/SWI2家族蛋白高度同源，而氨基末端則僅前10個氨基酸具有同源性[3]。RAD54B蛋白包含3個結(jié)構(gòu)域，(1)N末端區(qū)域：SWI2/SNF2家族結(jié)構(gòu)域(aa 299-598)，該區(qū)域是ATP酶結(jié)構(gòu)域的組成部分，能水解ATP釋放能量，進而破壞蛋白質(zhì)-DNA的相互作用[4-5]；(2)RAD54B的中央?yún)^(qū)域：為DEAD樣解旋酶(DEXDc)結(jié)構(gòu)域(aa321-462)，主要參與依賴于ATP的DNA重塑；(3)C末端區(qū)域：解旋酶超家族(HELICc)結(jié)構(gòu)域(aa 636-766)，該結(jié)構(gòu)域能利用來自核苷酸三磷酸水解的能量驅(qū)動蛋白沿著DNA移位[2]。此外，RAD54B還有5個ATP結(jié)合位點和3個核苷酸結(jié)合位點，這些位點與產(chǎn)生能量的水解反應(yīng)密切相關(guān)。

2 RAD54B參與DSBs修復(fù)功能

RAD54B在HRR通路上與RAD54的功能相似，RAD54B與RAD51、RAD54及BRCA1形成蛋白復(fù)合體，進而調(diào)節(jié)RAD51蛋白介導(dǎo)的同源DNA鏈配對和同源DNA鏈入侵[6-8]。RAD54B蛋白在HRR的功能如下：(1)RAD54B蛋白是雙鏈DNA依賴性ATP酶；(2)RAD54B蛋白具有DNA移位酶和DNA解旋酶活性；(3)RAD54B蛋白與RAD51蛋白相互作用，這種相互作用是具有功能性和高度特異性的；(4)RAD51蛋白刺激RAD54B蛋白的ATP酶活性，DNA轉(zhuǎn)位酶活性和DNA解旋酶活性。相反，RAD54B蛋白刺激由RAD51蛋白參與的D環(huán)(同源重組中的關(guān)鍵中間體)的形成[9]?？偠灾?，RAD54B蛋白的主要功能是使用ATP水解產(chǎn)生的能量重塑蛋白質(zhì)-雙鏈DNA復(fù)合物，從而增強染色質(zhì)的可近性。也有研究表明，同源重組時，在DSBs位點處的單鏈DNA(ssDNA)會形成核蛋白絲，而RAD54B蛋白可以穩(wěn)定該核蛋白絲，從而刺激DMC1介導(dǎo)的DNA鏈交換[10]。事實上，由于精確的DSBs修復(fù)需要以染色質(zhì)為模板，所以依賴于RAD54B蛋白的染色質(zhì)重塑活性對HRR至關(guān)重要。

3 RAD54B與腫瘤的研究進展

3.1 RAD54B在腫瘤細胞系的研究進展有研究證實，HRR通路中RAD51、BRCA1等蛋白與乳腺、消化道腫瘤的發(fā)生及預(yù)后密切相關(guān)[11-12]。自從發(fā)現(xiàn)RAD54B參與DSBs修復(fù)以來，學(xué)者們不斷探索RAD54B與腫瘤發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的關(guān)系。至少在12種不同類型癌癥中檢測到RAD54B拷貝數(shù)變異(擴增和缺失)，單核苷酸多態(tài)性(錯義和無義)以及mRNA表達變化，這提示RAD54B基因和蛋白的改變與腫瘤的發(fā)生相關(guān)[13]。Wesoly等[14]實驗發(fā)現(xiàn)，RAD54B缺陷鼠胚胎干細胞對電離輻射的敏感性比對照組高1.5倍，這表明RAD54B有助于維持基因組的穩(wěn)定性。基于細胞中RAD54B蛋白表達缺陷會降低染色體靶向整合的報道，人們對RAD54B蛋白在HHR通路中的潛在作用有了初步了解。

有研究發(fā)現(xiàn)，敲除或敲低細胞中RAD54B表達能誘導(dǎo)染色體不穩(wěn)定(CIN)，而在RAD54B缺陷細胞中重新引入RAD54B則減少了CIN(非整倍體)，這表明RAD54B缺失可能是癌癥發(fā)生、發(fā)展的致病事件[15-17]。也有研究發(fā)現(xiàn)ATM和RAD54的失活并未增加細胞對紅外線照射的敏感性，而ATM、RAD54和RAD54B的三突變體則表現(xiàn)出顯著的紅外超敏反應(yīng)[18]。暴露于不同的染色體斷裂劑中，RAD54/RAD54B缺陷細胞具有更高敏感性，并且其突變頻率比野生型鼠胚胎成纖維細胞和精原細胞的突變頻率高[19-20]。McAndrew等[21]通過對不同腫瘤測序結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，在人乳腺癌、肝癌和膀胱癌等癌癥組織中，存在不同頻率和不同類型的RAD54B基因的有害變異。上述研究結(jié)果表明，RAD54B在癌癥的發(fā)生、發(fā)展中起到一定的作用。

3.2 RAD54B在腫瘤組織的研究進展

3.2.1結(jié)直腸癌 Sajesh等[22]通過siRNA沉默和化學(xué)抑制SOD1的方式來選擇性殺死RAD54B缺陷的HCT116細胞，并進一步證實這種相互作用在不相關(guān)的細胞類型中是保守的，而抑制SOD1后產(chǎn)生的DSBs在RAD54B缺陷細胞中持續(xù)存在并且導(dǎo)致細胞死亡。盡管只有3.3%的散發(fā)性結(jié)直腸癌有RAD54B基因的體細胞突變，但該基因的突變或缺失在淋巴瘤、腎、前列腺、腦和乳腺癌中也同樣存在。因此，作者認為抑制SOD1也許可以治療RAD54B缺陷的其他類型腫瘤。

Nagai等[23]在108例Ⅰ～Ⅲ期結(jié)直腸癌中發(fā)現(xiàn)，與RAD54B蛋白低表達組相比，RAD54B蛋白高表達組患者的遠期無復(fù)發(fā)生存率更低。Cox比例風(fēng)險模型的多變量分析表明，RAD54B蛋白高表達是Ⅰ～Ⅲ期結(jié)直腸癌患者遠期復(fù)發(fā)的獨立危險因素。RAD51也是HRR通路中的關(guān)鍵成分，其表達與癌癥的預(yù)后關(guān)系仍存在爭議。有文獻報道RAD51過表達與各種癌癥的不良預(yù)后相關(guān)，如肺非小細胞癌、乳腺癌、食管鱗狀細胞癌和結(jié)直腸癌等。但在另外兩份研究中卻有著相反的結(jié)論，顯示在膠質(zhì)瘤和乳腺癌中，RAD51高表達則有著較好的預(yù)后。作者在結(jié)直腸癌的研究中也分析了RAD51表達，盡管RAD51在癌組織中的表達高于正常黏膜，但結(jié)果顯示RAD51的表達模式并不能預(yù)測結(jié)直腸癌患者的預(yù)后。作者的實驗結(jié)果與先前的研究結(jié)果相矛盾，這可能是因為實驗方法不同所致。在該實驗中作者采用的是Real-time PCR法檢測RAD51表達，而以往多數(shù)實驗采用的是免疫組化法。另外，RAD54B和RAD51的表達與結(jié)直腸癌患者的臨床預(yù)后不一致，可能是HRR以外的其他通路導(dǎo)致的，因為RAD54B除參與HRR通路，其還可以通過MDM2-MDMX泛素連接酶復(fù)合物來增加p53蛋白的降解。由于實驗的局限性，RAD54B在結(jié)直腸癌中的臨床用途仍有待進一步探討。

3.2.2肺腺癌 Hwang等[24]使用免疫組化法在93例肺腺癌中對24對配對基因進行研究，并應(yīng)用Kaplan-Meier分析和Cox比例風(fēng)險模型來評估它們的預(yù)后作用。結(jié)果顯示，在預(yù)后不良的肺腺癌患者中，只有FEN1蛋白和RAD54B蛋白高表達，并且FEN1蛋白和RAD54B蛋白同時表達的患者容易出現(xiàn)晚期淋巴結(jié)受累和預(yù)后不良。上述結(jié)果提示，對于同時表達FEN1和RAD54B的患者，加強隨訪和靶向治療可能會改善患者的臨床預(yù)后。在24對預(yù)測的合成致死基因?qū)χ?，Chang等[25]通過免疫組化染色，發(fā)現(xiàn)了四種表達模式可以作為131例亞洲肺腺癌患者的不良預(yù)后標記。這四種表達模式分別是RAD54B表達上調(diào)，BRCA1表達下調(diào)同時RAD54B表達上調(diào)，F(xiàn)EN1表達上調(diào)或不變且RAD54B表達上調(diào)，PARP1和RAD54B同時表達上調(diào)。除了BRCA1表達下調(diào)同時RAD54B表達上調(diào)的這一預(yù)后標記外，其余3個預(yù)后標記在3個獨立的基因表達數(shù)據(jù)庫中均得到了進一步證實。

Xu等[26]通過對15例肺腺癌組織和對應(yīng)癌旁正常肺組織行Real-time PCR、免疫組化和Western blot實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RAD54B在癌組織中的表達顯著高于對應(yīng)癌旁正常肺組織。與此同時，通過向肺癌細胞系A(chǔ)549轉(zhuǎn)導(dǎo)攜帶shRAD54B的慢病毒，結(jié)果顯示，與對照組相比，實驗組RAD54B表達顯著減少。抑制A549的RAD54B表達能減少細胞增殖、降低Caspase 3/7的活性以及促進該細胞的凋亡。這些實驗結(jié)果提示，RAD54B在肺癌細胞增殖中發(fā)揮著致癌作用。

由于研究的樣本量、病例來源以及患者隨訪期等的局限性，RAD54B等蛋白表達對肺腺癌生存率的長期影響尚不清楚。因此，今后還需進一步更完整的研究來驗證RAD54B表達與肺腺癌臨床預(yù)后及靶向治療之間的關(guān)系。

3.2.3肝癌 Wang等[27]研究發(fā)現(xiàn)，相較于正常肝細胞系LO2，RAD54B在肝癌細胞系中有更高的表達。同樣的，在肝癌組織中，RAD54B蛋白高表達也許與肝癌患者的不良預(yù)后相關(guān)。另外，RAD54B蛋白表達下調(diào)能顯著抑制細胞增殖和群落形成，并且能誘導(dǎo)G1/S細胞周期阻滯和細胞凋亡。這些結(jié)果提示，RAD54B有致癌特性，同時也可能是肝癌患者的潛在治療靶點。

3.2.4乳腺癌 Zhang等[28]通過對多個相關(guān)數(shù)據(jù)庫的生物信息學(xué)分析以及通過免疫組化和乳腺癌細胞系等相關(guān)實驗，探討乳腺癌中RAD54B的表達情況及其與乳腺癌發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乳腺癌組織中RAD54B蛋白表達高于癌旁正常組織。在Luminal A型乳腺癌中，RAD54B高表達提示患者預(yù)后不良。并且，在細胞系實驗和動物實驗中發(fā)現(xiàn)RAD54B過表達能促進乳腺癌細胞增殖，而RAD54B表達下調(diào)則會抑制該亞型乳腺癌的生長。這些實驗結(jié)果提示，RAD54B表達或許可以為Luminal A型乳腺癌患者提供精準的激素治療方案。

上述研究雖然未能闡明RAD54B參與癌癥形成的機制，但這些實驗結(jié)果提示，RAD54B有可能作為臨床上用于治療癌癥的新靶標。

4 結(jié)語

綜上所述，HRR作為DSBs最為精確的修復(fù)方式，能高度維持DNA的保真度，因此，正常的HRR對于維持細胞乃至機體生理功能至關(guān)重要。在HRR的關(guān)鍵步驟中，RAD54B蛋白作為RAD51蛋白的輔助因子，能協(xié)助RAD51蛋白介導(dǎo)的DNA鏈入侵，所以RAD54B蛋白表達異常會影響斷裂DNA鏈的修復(fù)，進而影響基因組的穩(wěn)定性。因此檢測癌組織中的RAD54B蛋白表達，對于了解該腫瘤的癌變機制和對腫瘤的預(yù)后判斷及治療方案有參考價值。