基因与多发性骨髓瘤研究进展

WHSC1基因与多发性骨髓瘤研究进展王仕佳综述2006级本硕四班指导教师：吴炳礼李恩民指导教师点评：该同学能较为详细，系统的描述了目的基因在疾病MM中的表现，对其机制作了较为深入的讨论，是个较为优秀的综述文章。摘要：WHSC1全称为Wolf-Hirschhornsyndromecandidate1，是一种涉及4号染色体短臂远端(4p16.3)半合缺失的畸形综合症，（序列如下）为Wolf-Hirschhom畸变综合征的候选相关基因，长120Kb，其5’端非转录区位于FGFR近端50kb内。在快速生长的胎盘组织优先表达。4p16.3断点在FGFR3近端50kb~100kb之间，或在WHSC1/MMSET基因远断5’端内含子内。最近研究发现，WHSC1介入了多发性骨髓瘤的易位t(4;14)(p16.3;q32.3)，并在其中起到关键的作用。前言：我们知道，多发性骨髓瘤（MM）是在造血系统肿瘤中占10%的浆细胞异常增生恶性肿瘤。虽然发病机制目前尚不清楚。但是大多数人认为它的发病机理是呈“阶梯式”发展：首先是MM的癌前病变，出现意义未明的单克隆免疫球蛋白血症(MGUS)，有约30%～50%的MM是这样的。然后“不灭”的浆细胞克隆增值,在骨髓环境里逐渐增多,演变为髓内MM。接着进入静息状态，被称为平台(S)期，这时期里瘤细胞大于10%，但没有出现其它恶性肿瘤的并发症，而且对化疗很敏感，最后MM转染到髓外，使瘤细胞独立于生长因子和骨髓微环境而生长,引起组织、器官损害[5]。刚开始人们发现在一些多发性骨髓瘤患者身上明显有WHSC1这种尚未清楚的基因的大量表达[1]；WHSC1基因通过它的对一个表达的序列标记的翻译产品的高相似性最初被辨认了，位于已知的165kbWHS重要领域里[2]。之后有人进一步发现它有90kb，拥有25个外显子，早期时无所不在的表达并有很复杂的交替拼接以及有差异性的多腺苷酸化，这个基因编码的136kd蛋白质包含当前四个功能领域：PWWP领域、HMG箱子、集合领域和PHD类型锌指。在得了多发性骨髓瘤患者的病变器官等快速生长的胚性组织中优先表达，它的锌指蛋白的基序、表达方式和位于重要领域使人们提议把它作为大多数WHS表型特点的候选基因；最后偶然发现，最近在多发性骨髓瘤发现的t(4;14)(p16.3;q32.3)易位中至少有三个断端融合了IgH（免疫球蛋白H）和WHSC1基因，潜在性地用IgH5’端VDJ等份易换了WHSC1外显子1-4形成新的融合蛋白[3]。最近几年人们还发现WHSC1对于恶性t(4;14)易位起到了很重要的作用[7]。我们知道锌指蛋白家族通过结合核酸方面起到很多主要作用，其中一个最重要的作用就是调节转录。锌指结构是一种常见的模体，由1个a-螺旋和2个反平衡的β-折叠3个肽段组成。它形似手指，具有结合锌离子功能。此模体的N-端由1对半胱氨酸残基，C-端有1对组氨酸残基，4个残基在空间上形成一个洞穴，恰好容纳1个Zn2+。由于Zn2+可稳固模体中α-螺旋结构，致使此α-螺旋能鑲嵌于DNA的大沟中，因此含锌指结构的蛋白质都能与DNA或RNA结合。[4]WHSC1属于锌指蛋白家族的一类，所以它编码的蛋白就是结合DNA进行转录而发生效应的。内容:功能和机制1、WHSC1基因是怎样发挥作用的呢,最近人们发现，分化抑制因子ID-1是WHSC1的靶基因，因为它在转染了WHSC1的细胞株里面增量调节以及它的表达与t(4;14)易位有很大的关联，由于大量ID-1的表达跟癌症有联系，我们可以说WHSC1通过转录激活了ID-1从而促进了致癌性易位t(4;14)[6]。2、人们也发现在MM发病的分子学中以染色体易位最常见,易位分原发和继发。易位导致FGFR3和WHSC1表达失调。通过t(4;14)易位，FGFR3获得了3’端增强子的控制，而WHSC1受到Eμ内含增强子的影响，导致表达异常，共同参与了MM的发生发展过程[8]。3、有人研究到WHSC1基因在涉及多发性骨髓瘤t(4;14)(p16.3;q32)易位时编码了几种有关转录调控拥有不同亚型的蛋白，分别为MMSET1、MMSETII和RE-IIBP，从转染到这些蛋白的293T和人子宫颈腺癌传代细胞系中发现，MMSET1、MMSETII主要集中于细胞核中而RE-IIBP主要在细胞质和核仁中。MMSETII可以通过不同剂量抑制脱氧胸腺嘧啶苷激酶基因的启动子区域的转录活性，但其它两种并无此效应。组蛋白脱乙酰激酶1（HDAC1）和9（HDAC9）抑制因子和曲古抑菌素可抑制MMSET1抑制活性，在试管免疫共沉淀分析中得到MMSET1特异性地补充了HDAC1和mSin3b而不是HDAC2或者HDAC4。这为假设WHSC1可能扮演着转录调节，在不同亚型中拥有不同功能的角色的说法提供一个有力的支持[9]。4、除此之外，我们还发现有t(4;14)易位的多发性骨髓瘤细胞中还产生lgH-MMSET杂合转录，它们可能是引起多发性骨髓瘤的原因，有人做实验利用53个多发性骨髓瘤患者通过RTPCR（逆转录酶测定法）检测4p16.3断端嵌合体转录和双色荧光原位混合法发现11个人有IGH-MMSET杂合子，完全符合RT-PCR和荧光原位混合法分析。这个结果显示RT-PCR将会是对易位t（4;14）检测的敏感而信赖的工具并可以为相当一部分患者的疾病进行检测。可惜，WHSC1更具体的作用机制尚不清楚，有待进一步研究[10]。小结：我们知道，IgH基因是一种非常活跃的基因，其转录的启动子和增强子作用强大。通过IgH基因易位，相应的原癌基因调节异常、激活后并过度表达。它们可编码生长因子或生长因子受体、蛋白激酶等，影响B细胞增殖、分化，并最终促使肿瘤发生。[8]而患者中发现多发性骨髓瘤中t(4;14)易位时相当一部分拥有lgH与WHSC1融合蛋白，这很有可能是WHSC1为何在一部分多发性骨髓瘤患者中多表达的一个很重要的原因,至于具体发生机制还有待进一步的研究,不管怎样,对WHSC1的研究对我们研究MM发病机理有更好的了解，也为我们治疗MM提供了另外一个更广阔的发展空间。参考文献：1.FabrisS,AgnelliL,MattioliM,BaldiniL,RonchettiD,MorabitoF,VerdelliD,NobiliL,IntiniD,CalleaV,StelitanoC,LombardiL,NeriACharacterizationofoncogenedysregulationinmultiplemyelomabycombinedFISHandDNAmicroarrayanalyses.LaboratoriodiEmatologiaSperimentaleeGeneticaMolecolare,UOEmatologia1,DipartimentodiScienzeMediche,UniversitàdegliStudidiMilano,OspedaleMaggioreIRCCS,Milan,Italy.(2005)（15543617）2.=6029523.Stec,I.;Wright,T.J.;vanOmmen,G.-J.B.;deBoer,P.A.J.;vanHaeringen,A.;Moorman,A.F.M.;Altherr,M.R.;denDunnen,J.T.:WHSC1,a90kbSETdomain-containinggene,expressedinearlydevelopmentandhomologoustoaDrosophiladysmorphygenemapsintheWolf-HirschhornsyndromecriticalregionandisfusedtoIgHint(4;14)multiplemyeloma.Hum.Molec.Genet.7:1071-1082,1998.（9618163）4.生物化学，贾弘袛，屈伸，人民卫生出版社，2006.6第一版第2此印刷5.王晓桃多发性骨髓瘤发病的分子生物学机制国外医学.内科学分册2004/06中国期刊全文数据库6.IdentificationofID-1asapotentialtargetgeneofMMSETinmultiplemyeloma.HudlebuschHR,Theilgaard-MönchK,LodahlM,JohnsenHE,RasmussenTTheDepartmentofHaematologyL,HerlevUniversityHospital,UniversityofCopenhagen,Herlev,Denmark.Br.J.Haematol.(2005)（16115125）7．SantraM,ZhanF,TianE,BarlogieB,ShaughnessyJAsubsetofmultiplemyelomaharboringthet(4;14)(p16;q32)translocationlacksFGFR3expressionbutmaintainsanIGH/MMSETfusiontranscript.DonnaandDonaldLambertLaboratoryofMyelomaGeneticsattheMyelomaInstituteforResearchandTherapy,UniversityofArkansasforMedicalSciences,LittleRock,AR72205,USA.Blood(2003)（12433679）8.沈红石;骨髓瘤细胞系KM3中免疫球蛋白重链基因易位的初步研究CNKI系列数据库编辑出版及版权所有：中国学术期刊(光盘版)电子杂志社2001-09-069.TodoertiK,RonchettiD,AgnelliL,CastellaniS,MarelliS,DeliliersGL,ZanellaA,LombardiL,NeriAU.O.Ematologia2,CentroTrapiantidiMidollo,DipartimentodiScienzeMediche,UniversitàdegliStudidiMilano,OspedaleMaggioreIRCCSMilano,Milan,Italy.TranscriptionrepressionactivityisassociatedwiththetypeIisoformoftheMMSETgeneinvolvedint(4;14)inmultiplemyeloma.Br.J.Haematol.(2005)（16197452）10.MalgeriU,BaldiniL,PerfettiV,FabrisS,VignarelliMC,ColomboG,LottiV,CompassoS,BogniS,LombardiL,MaioloAT,NeriAHematologyService,UniversitàdegliStudidiMilano,OspedaleMaggioreIRCCS,Milan,Italy.Detectionoft(4;14)(p16.3;q32)chromosomaltranslocationinmultiplemyelomabyreversetranscription-polymerasechainreactionanalysisofIGH-MMSETfusiontranscripts.CancerRes.(2000)(10945609)