SWI/SNF染色质重塑复合物在乳腺癌中的研究现状

闫梦丽，吴焕文，梁智勇

乳腺癌的发病率和病死率均位居女性恶性肿瘤的首位[1]。虽然目前乳腺癌根据分期特点已有多种治疗方式，5年生存率得到了提高，但仍有很多乳腺癌患者因治疗方案有限而无法长期生存。因此，继续探索乳腺癌中有效的分子标志物对临床治疗具有重要意义[2]。近年随着全基因组测序技术的发展，在多种肿瘤中发现SWI/SNF复合物亚基的改变。考虑SWI/SNF复合物亚基的改变在多种肿瘤中发挥功能的复杂性及普遍性，推测SWI/SNF复合物功能障碍可能是乳腺癌发生、发展的重要因素之一。因此，本文对近年SWI/SNF复合物亚基在乳腺癌中的研究进展作一综述。

1 SWI/SNF复合物的结构和功能

基因表达调控在真核生物中比在原核生物中复杂，因为在真核生物中，转录机制识别的是染色质模板，而非裸露的DNA，因此染色质重塑复合物在这个过程中起至关重要的作用。染色质重塑复合物通过改变染色质的可及性，调控基因功能的关闭与开放。SWI/SNF复合物是第一个在酵母中被鉴定的染色质重塑复合物，由11个亚基组成，总相对分子质量约为2.0×104。随后的鉴定揭示SWI/SNF复合物以ATP依赖的方式调节从酵母到人类的基因转录。人SWI/SNF复合物包括由BAF250a(ARID1A)或BAF250b(ARID1B)亚基组成的BAF复合物，以及由BAF180(PBRM1)和BAF200(ARID2)组成的PBAF复合物。BAF和PBAF复合物均含有两种相互排斥的ATP酶亚基的一种，即BRG1(由SMARCA4编码)或BRM(由SMARCA2编码)。所有SWI/SNF复合物均含有核心亚基BAF155(SMARCC1编码)、BAF170(SMARCC2编码)和BAF47(SMARCB1编码)。除外，更多的附属亚基参与SWI/SNF复合物的组成，这使得SWI/SNF复合物在细胞环境中高度可变。

哺乳动物SWI/SNF染色质重塑复合物涉及一系列重要的生物学过程，如发育、组织分化、转录、复制、修复、重组和染色质结构改变。然而，在肿瘤中对其研究最广泛的作用是通过调控转录控制基因的表达。1998年Versteege等[3]首次明确了哺乳动物的SWI/SNF复合物与肿瘤之间的联系，该研究确认INI1/hSNF5/BAF47亚基的缺失可导致儿童横纹肌样瘤的发生。随后，多基因组测序技术进一步证实该复合物亚基在肿瘤中的重要作用，约20%的人类肿瘤中均存在SWI/SNF复合物相关亚基的异常，且其亚基平均突变率位居所有基因突变的第2位[4]。现将相关亚基在乳腺癌中的具体研究进展介绍如下。

1.1 ATP酶亚基BRG1和BRM是两种高度相关但相互排斥的ATP酶亚基，是哺乳动物SWI/SNF复合物的催化亚基，具有同源性及高度相似性。

1.1.1BRG1 在乳腺癌中，最初的证据表明BRG1可能是一种肿瘤抑制蛋白，经胚胎干细胞同源重组失活BRG1基因后会导致纯合子小鼠胚胎致死，BRG1+/-单倍体功能不全的杂合子小鼠表现为乳腺癌易感性[5-6]。机制上尚有证据表明，在乳腺癌相关细胞系中，BRG1与多种细胞周期调节蛋白，包括Rb、p53、BRCA1等之间存在相互作用，特定亚基功能的缺失会导致细胞周期缺陷，从而促进乳腺癌的形成[7]。然而，随后的很多研究支持BRG1在乳腺癌中具有促癌作用。BRG1在大多数原发性乳腺癌中过表达，与肿瘤的受体状态无关。重要的是，BRG1高表达与患者较差的生存期显著相关，BRG1高表达是乳腺癌转移高危患者的预测指标[8]。机制上，干扰乳腺癌细胞系中BRG1基因表达后导致细胞的增殖和迁移能力下降了65%以上，体内异种移植肿瘤的形成也明显减少[9]。Wu等[9]利用CRISPR/CAS9技术完全敲除BRG1后肿瘤细胞发生死亡，实验再次证实了BRG1对乳腺癌细胞生存的必要性。除外，亦有证据证明BRG1促进三阴型乳腺癌细胞增殖及耐药的机制，包括促进脂质合成[10]、激活癌蛋白MUC的转录[11]及诱导ABC转运蛋白的表达[12]。

1.1.2BRM BRM位于9号染色体。BRM和BRG1在蛋白水平上有75%的序列相似性且在体外染色质重构实验中表现相似。与BRG1相反，BRM缺陷的小鼠发育正常。研究发现10%～20%的实体性肿瘤发生BRM的异常，包括肺癌[13]、肾癌[14]和晚期腺样囊性癌[15]等。BRM在乳腺癌中的作用尚存在争议。Glaros等[16]的实验结果显示约15%的原发性乳腺癌患者缺乏BRM蛋白的表达。Yang等[17]报道，与恶性程度较低的MCF-7细胞系相比，三阴型乳腺癌细胞系MDA-231中BRM的蛋白表达水平降低。同时，BRM在高级别乳腺癌组织中的表达含量亦明显低于低级别乳腺癌组织。该研究还发现敲除BRM基因可以明显促进TGF-β诱导的MCF-7细胞的侵袭和转移。机制上BRM下调导致了细胞紧密连接蛋白Claudins的丢失，由此推测BRM可能存在抑癌基因的作用。然而，Wu等[9]发现敲除BRM基因后，三阴型乳腺癌细胞系S期细胞数量减少，细胞周期延长，体内成瘤和体外细胞的增殖均受到了抑制，提示BRM在肿瘤生长过程中扮演积极作用。目前关于BRM与乳腺癌的研究较少，相关结论仍需进一步探讨。

1.2 核心亚基核心亚基BAF47、BAF155和BAF170(也称为SNF5/INI1/SMARCB1、SMARCC1和SMARCC2)是根据它们在体外恢复高效核小体重构的能力来定义的[18]。在乳腺癌中关于核心亚基的研究较少。

1.2.1SMARCB1 SMARCB1也称为hSNF5和INI1，位于染色体位置22q.11.2，在儿童恶性横纹肌样肉瘤中，被认为是一种真正的抑癌基因[3]。文献已证实SMARCB1编码的SWI/SNF染色质重构SNF5亚基可以与癌蛋白转录因子MYC相互作用，SNF5可以抑制MYC的DNA结合能力，阻碍MYC在细胞内对靶基因的识别[19]。虽然在乳腺癌中SMARCB1的作用尚无明确的报道，但Mimori等[20]在122例乳腺癌组织中观察到2例第152位密码子和7例第位299密码子的核苷酸变化。早期研究发现当SMARCB1的146～181位氨基酸被去除时会降低cMYC的转录水平[21]。第152位密码子刚好位于氨基酸146～181位中，对应的核苷酸序列刚好是cMYC的结合位点，因此该多态性变化会改变它们的结合亲和力并影响cMYC的转录活性。一旦cMYC-SMARCB1相互作用或cMYC介导的转录激活受损，染色质重塑系统便会受到扰乱，从而促进肿瘤的发生、发展。值得一提的是，在众多实体瘤的检测中，大家仅在乳腺癌中观察到了这个核苷酸多态性现象。此外，据报道SWI/SNF核心成员SMARCB1表达降低的三阴型乳腺癌患者对含阿霉素的化疗方案的反应性降低。由此推断SMARCB1可能在乳腺癌发生、进展中起抑制因子的作用。

1.2.2SMARCC1 核心亚基SMARCC1编码蛋白BAF155。BAF155可能根据肿瘤类型作为特异性的抑癌基因或致癌基因。BAF155最初被认为是一种肿瘤抑制因子，其驻留在染色体3p21.31上，该区域经常在肺癌和其他腺癌中缺失。Andersen等[22]发现BAF155在前列腺癌和结肠癌中显著表达，且BAF155表达水平升高与结肠癌的不良预后和复发相关，被认为具有促癌作用。Wang等[23]的研究结果显示，乳腺癌组织中BAF155(me-BAF155)的甲基化表达水平高于正常乳腺组织。此外，较高的me-BAF155表达水平与较高的临床分期和较差的生存率相关。重要的是，敲除MDA-MB-231细胞中的BAF155会导致细胞增殖和迁移受损，且这种现象可以通过野生型BAF155的重新表达而得到逆转。机制上，CARM1介导BAF155在R1064位点的甲基化导致了BAF155表达水平的升高，从而促进乳腺癌转移途径的激活。对甲基化修饰的BAF155WT优先结合的基因进行聚类分析显示，减数分裂和cMYC途径是两个最显著的富集途径。以上结果提示BAF155可能作为乳腺癌一种新型的独立预后生物学标志物。

1.3 附属亚基

1.3.1ARID1A ARID1A是BAF复合物的重要组成部分。截至目前文献报道多种癌症类型中存在ARID1A体细胞突变导致的蛋白表达丢失，包括乳腺癌[24]。与正常组织相比，ARID1A在乳腺癌组织中的表达下调。ARID1A RNA或蛋白的下调与乳腺癌更强的侵袭性和患者较短的无瘤生存期显著相关[25-26]。沉默ARID1A会显著增加乳腺癌细胞的增殖、迁移和耐药性[26]。机制上，ARID1A主要作为转录抑制因子，其丢失会显著改变组蛋白修饰和转录组。ARID1A通过调节染色质对转录因子CEBPα的可及性来抑制长链非编码RNA UCA1的表达，进而抑制细胞的增殖和迁移[27]。Takao等[26]研究发现下调乳腺癌中的ARID1A水平会显著上调RAB11家族相互作用蛋白1(RAB11FIP1)的mRNA。RAB11FIP1是一种Rab-偶联蛋白，可促进乳腺癌的进展。除外，ARID1A可用于预测接受紫杉醇化疗的乳腺癌患者的预后，ARID1A低表达的细胞对紫杉醇化疗的反应较差。已知p38MAPK信号通路可以诱导细胞的活化、增殖和凋亡，与肿瘤治疗中的耐药性密切相关。而Lin等[25]的实验结果显示，在三阴型乳腺癌中，ARID1A的表达水平与p38MAPK蛋白表达水平呈正相关，并受p38MAPK相关通路的高度调控。

1.3.2ARID1B ARID1B和ARID1A具有60%的氨基酸序列相似性，两者在BAF复合体中相互排斥。事实上，ARID1B在肿瘤发生中的确切作用仍不清楚。Shao等[28]采用免疫组化法对156例乳腺浸润性导管癌组织中的ARID1B蛋白表达进行检测，发现ARID1B在三阴型乳腺癌中的表达水平明显高于其它亚型。ARID1B蛋白高表达与较高的组织学分级、核多形性和较大的肿瘤直径显著相关，且ARID1B高表达的乳腺癌患者5年无瘤生存率明显下降。值得一提的是，体外实验结果亦表明，在三阴型乳腺癌MDA-MB-231细胞系中干扰ARID1B基因的表达后细胞增殖速度明显减弱。由此推测ARID1B可能是促进乳腺癌发展的重要因素。

1.3.3PBRM1 PBRM1位于染色体3p21，编码BRG1相关因子180蛋白，即BAF180。PBRM1在肾癌中突变较普遍。在乳腺癌中PBRM1表达水平明显低于癌旁正常组织。PBRM1低表达与较高的临床分期和淋巴结转移显著相关，且提示患者预后不良[29]。机制上Xia等[30]的研究结果证实PBRM1通过与p21启动子结合，调节p21转录，进而抑制乳腺癌细胞生长。以上研究均支持PBRM1是乳腺癌的肿瘤抑制因子。

2 展望

SWI/SNF染色质重塑复合物的基本生化功能是改变组蛋白与DNA的接触，进而改变核小体的结构或位置。由于构成的多样性，其异常对癌症造成的影响往往更为复杂。本文全面综述了已有文献对乳腺癌中异常SWI/SNF亚基的报道，发现多个亚基与乳腺癌的发生、发展及临床预后关系密切。在乳腺癌中，亚基SMARCB1、ARID1A和PBRM1偏向于肿瘤抑制因子的作用，而SMARCA4、me-BAF155和ARID1B则更偏向于促癌基因的作用。但若想将它们作为真正的预测靶标或临床治疗靶点，仍需进行深入分析。