着色性干皮病基因G组基因多态性与胃癌的相关研究进展

李雯彬，卢娟娟，王淑兰，陈芳芳，詹渭鹏，刘文彬，宋学娟，张文杰

(1.西北民族大学附属医院 肝病科，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省中西医结合肝病临床医学中心，甘肃 兰州 730000；3.甘肃省人民医院 a.消化科；b.普外科，甘肃 兰州 730000；4.会宁县人民医院 消化科，甘肃 会宁 730700)

胃癌(GC)是全球最常见癌症之一，也是癌症相关死亡的第三大常见原因；仅次于肺癌及结直肠癌症。2017年，全球有120万人新发GC，865万因GC死亡[1]。多种因素有助于GC的发展，包括环境和遗传因素，如幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)感染，饮酒，肥胖，高盐饮食，以及各种遗传因素。虽然GC发病率和病死率在最近几年有所下降，疾病的社会和经济负担仍然很重[2-3]。着色性干皮病基因G组 (xeroderma pigmentosum group G,XPG)是一种结构特异性内切核酸酶，研究发现，DNA修复途径基因XPG单核苷酸基因多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)与GC发生、治疗预后有关。最新的Meta分析显示，XPG rs751402 C>T,rs2296147 T>C和rs873601 G>A等多个位点SNP与GC的遗传易感性有关[4]。

1 XPG在核酸剪切修复中的作用

1.1XPG在核酸剪切修复中的经典通路 XPG是核苷酸切除修复(nuclotide excision repair,NER)通路中的8个关键基因之一(XPA至XPG),又称核苷酸切除修复交叉互补基因5(excision repair cross-complimentation group 5，ERCC5)，位于染色体13q33，由15 个外显子组成，属于核苷酸切除修复相关基因，负责1186个氨基酸结构特异性核酸内切酶活性，从而在扭曲螺旋的DNA损伤的NER中发挥关键作用[5]。NER是在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除，并以正常链为模板，合成和连接得到正常序列，使DNA恢复原来的正常结构。经典的NER途径主要包含可识别除去整个基因组中的螺旋形畸变的全基因组NER(global genome NER,GG-NER)和选择性地从转录活性基因链中去除螺旋扭曲畸变的转录偶联NER(transcription coupled NER,TC-NER)[6]。两个途径采用同一种多亚基转录因子复合物，包括转录起始因子IIH(transcription initiation factor IIH，TFIIH)、XPG、XPA、复制蛋白A(replication protein A,RPA)和ERCC1-XPF[6-7]。目前研究发现TFIIH包括多个转录因子，包括组装TFIIH核心复合物的7个亚基[8](p32，p44，p52，p62，XPD，XPB和p8)加上细胞周期蛋白激活激酶亚复合物的3个亚基(MAT1，Cdk7和细胞周期蛋白H(cyclin H))构成TFIIH的分子体系结构，TFIIH主要通过招募XPB和XPG进行DNA损伤部位的切开完成NER[9-10]。两种途径存在着不同的损伤识别模式，XPG在两种修复途径中均起着关键的作用[10]。NER主要分为3个步骤，损伤检测识别，DNA解螺旋，损伤切除[6,11]。关于NER机制的研究认为，GG-NER与TC-NER在损伤识别途径中有所不同，而DNA解螺旋和切除阶段属于GG-NER与TC-NER子途径[6]。在GG-NER中，损伤识别阶段由XPC/HR23B/Centrin-2蛋白复合体最早识别结合到损伤的DNA 链上，启动GG-NER[6]。同样，在TC-NER中，RNA聚合酶Ⅱ(RNA ploymerase PoI Ⅱ RNAPII)识别主动转录的基因链上的受损DNA位点，库卡因综合征蛋白A(cockayne syndrome protein A,CSA)及库卡因综合征蛋白B(cockayne syndrome protein B,CSB)等因子结合可能有助于逆转RNAPII活性[8],从而使其余的NER因子能够进入DNA损伤识别的片段，进而招募TFIIH到DNA损伤位点[6,11-13]。在DNA解螺旋阶段，XPC征募TFIIH到紫外线损伤的DNA部位，2个解螺旋酶XPB、XPD打开损伤的DNA片段，XPA、RPA和XPG随后加入形成一个复杂的稳定的开放式结构成为切开前复合体；在损伤切除阶段XPA在损伤DNA的5'端结合，与损伤DNA相反的对侧单链DNA(single-stranded DNA,ssDNA)结合的RPA一起，稳定了受损的DNA以进行切割。由RPA激活ERCC1-XPF、XPG 分别内切受损的DNA5'端和DNA3'端的24～32个核苷酸片段，去受损的DNA片段后不久，DNA复制机制的聚合酶活性填补了单链DNA的缺口，然后新的DNA片段被DNA连接酶Ⅰ或Ⅲα-XRCC1密封，完成GG-NER或TC-NER[6,11,14]。研究发现，在NER中，XPA释放TFIIH的抑制性激酶模块消除对XPD的抑制，并与XPG一起刺激XPD活性。纯化的人XPA，XPG，RPA和XPF-ERCC1复合物，在XPA或XPG的存在下，通过XPD解链的损伤DNA速度分别快了4～20倍[10]，可见XPG在NER过程中发挥极为重要的作用。

1.2XPG在NER经典修复途径之外的作用 在NER中XPG不仅在GC-NER和TC-NER中DNA解螺旋阶段协同XPA增强XPD对DNA损伤部位双链的解螺旋作用及损伤切除修复阶段对DNA损伤单链3'端的切除作用之外，XPG还在碱基修复(base excision repair,BER),体内外转录中重要作用[6]。研究发现，XPG具有多种非酶功能，它具有在氧化性DNA损伤碱基切除修复(BER)的早期步骤与NTHL的作用，通过直接作用刺激其他DNA糖基，促进BER[15]。Trego等[15]研究发现，XPG也与WRN综合征蛋白(Werner syndrome protein,WRN)共同作用，激活具有核酸外切酶和3'～5'解旋酶活性，参与BER和非同源连接(non-homologous end-joining,NHEJ)等途径，以确保优势基因的循环和基因组的稳定；该研究还发现，XPG具有和WRN同样的DNA单链退火活性，这对真核细胞端粒的稳定性起着重要作用，WRN相关途径的缺失与早衰和肿瘤的发生有关[15-16]。除此之外，XPG还参与了RNA转录，XPG和XPF分别激活在启动子和终止子中DNA甲基化维甲酸受体β2基因(retinoic acid receptor beta 2，RARβ2)，诱导DNA断裂和去甲基化，以促进基因循环和最佳基因转录以及染色质环化[17-18]。XPG可能参与细胞分裂的过程，XPG相关的核酸酶被分级用于双链DNA断裂切除，XPG切开R环结构并参与RAD52依赖的DNA-RNA杂种的分解[19]，当沉默XPG基因时，在RNA转录过程中，出现复制阻滞，导致细胞有丝分裂遗传，细胞周期失控[11]。

由此可见，XPG在维持基因稳定，细胞分化过程中起到至关重要的作用。内源性DNA损伤是癌症基因组不稳定的来源[20]，当XPG发生SNP时，导致NER途径异常，转录停滞，DNA甲基化等问题在细胞分化过程中出现，导致基因组不稳定，染色体异常,最终影响细胞功能障碍或分化异常，引起早衰或肿瘤，见图1。

2 XPG与GC易感性

2.1XPG多个SNP位点与GC有关 GC作为一种复杂的疾病，其发生发展受到遗传和环境因素的强烈影响。目前研究发现，XPGSNP与GC发生有关。XPGSNP在GC发生中的作用，大多都集中在SNPrs17655C>G、rs751402C>T、rs873601G>A、rs1047768T>C、rs2094258A>G、rs2296147T>C位点上，而这些常见的位点认为与GC的遗传易感性有相关性，但部分学者对此结论尚有争议[5,21-23]。

2.1.1XPG rs17655 XPG rs17655多态性导致ERCC5蛋白中第1 104位密码子被组氨酸天冬氨酸替代，可能导致蛋白功能改变，从而可能影响DNA修复能力，基因组完整性和癌症易感性[5]。一项涉及5.7万人关于XPG rs17655C>G位点突变与癌症相关性的Meta分析指出，XPG rs17655C>G位点突变与总体癌症易感性增加有关，尤其是GC和结肠直肠癌的风险；分层分析显示，XPG rs17655 G>C在纯合子，杂合子，隐性，显性，加性，等位基因模式下，均与GC风险增加相关[5]。但关于我国人群XPG rs17655多态性与GC的荟萃分析发现，XPG rs17655G>C位点多态性与总体人群的GC易感性无关；但在进行地域亚组分层后，发现北方人群在加性模式下rs17655 G>C位点多态性与GC易感性有关(GGVSCC：OR=1.902，95%CI=1.196-3.026)，这可能与研究纳入的样本量较少有关[24]。

2.1.2XPG rs751402 rs751402C>T多态性位点位于XPG的近端启动子区域中的E2F1/ YY1结合响应位点，这种变异可能通过破坏DNA结合基序和改变转录因子的亲和力而降低XPG的DNA修复能力[25]。Huang等[22]研究发现，rs751402 C>T与总体癌症风险显著相关，相对与CC基因型，TT基因型与癌症相关风险增加18%；在GC易感性中，各种基因模式均与GC易感性有关。同样，Han及王倩等[21,24]一项关于XPG与肿瘤易感性的Meta分析发现证明了同样的结果，XPG rs751402C>T位点在显性、加性及隐性模式下总体人群的GC易感性增加。

(1) GG/TC-NER主要分为3个步骤,损伤检测识别,DNA解螺旋,损伤切除。在GG-NER中,XPC/HR23B/Centrin-2蛋白复合体启动GG-NER,在TC-NER中,CSA、CSB等因子有助于逆转RNAP11活性,识别的受损DNA位点,招募TFIIH到DNA损伤位点。在DNA解螺旋阶段,XPC征募TFIIH到DNA部位,XPB,XPD打开损伤DNA片段,XPA,RPA和XPG形成切开前复合体;在损伤切除阶段XPA在损伤DNA的5'端结合,与ssDNA结合的RPA一起,稳定受损的DNA,由RPA激活ERCCI-XPF,XPG分别内切受损的DNA核苷酸片段,DNA复制机制的聚合酶活性填补了单链DNA的缺口,然后新的DNA片段被DNA连接酶1或Ⅲα-XRCC1密封,完成GG-NER或TC-NER。

(2) XPG在NER经典修复途径之外的作用;Ⅰ.XPG与NTHL的作用,通过直接作用刺激其他DNA糖基,促进BER。Ⅱ.XPG与WRN共同作用,激活具有核酸外切酶和3'～5'解旋酶活性,参与BER和NHEJ等途径,以确保优势基因的循环和基因组的稳定;XPG具有和WRN同样的DNA单链退火活性,这对真核细胞端粒的稳定性起着重要作用。Ⅲ.XPG和XPF分别激活在启动子和终止子中DNARARβ2,诱导DNA断裂和去甲基化,以促进基因循环和最佳基因转录以及染色质环化参与了RNA转录。Ⅳ.XPG切开R环结构并参与RAD52依赖的DNA-RNA杂种的分解可能参与细胞分裂的过程,当沉默XPG基因时,在RNA转录过程中,出现复制阻滞,导致细胞有丝分裂遗传,细胞周期失控。

(3)当XPG发生SNP时,导致NER途径异常,转录停滞,DNA甲基化等问题在细胞分化过程中出现,导致基因组不稳定,染色体异常,最终影响细胞功能障碍或分化异常,引起早衰或肿瘤。

图1 XPG作用机制

2.1.3XPG rs873601 G>A rs873601G>A多态性位于XPG基因的miRNA结合位点，它可能通过调节miRNA-mRNA相互作用来改变XPG的表达，这可能在致癌作用中发挥作用[26]。研究发现，rs873601 G>A与总体癌症风险显着相关，与具有GG基因型的个体相比，AA基因型的GC的风险高1.18倍[21]。He等[26]通过涉及2321例对照分析发现，XPG rs87360AA变异基因型与胃腺癌的显著较高风险相关，XPG rs873601AA等位基因突变会以隐性方式导致GC组织和相邻正常细胞系中XPGmRNA表达降低，这些发现提供了对rs873601的AA基因型可能增加GC风险的分子机制的理论基础。

2.1.4XPG rs2094258C>T 研究发现，rs2094258 C>T多态性位于XPG基因5'区域的转录因子结合位点，位于XPG基因内含子区域的rs2094258 参与转录偶联DNA修复的启动，以调节XPG基因的转录和蛋白质翻译[21,26-27]。Yang等[28]发现rs2094258C>T多态性与GC风险增加有关；同时，具有rs2094258 TT基因型Hp感染患者的GC风险更高(OR=2.13，95%CI=1.22-3.35，P=0.030)。

2.1.5XPG rs2296147 XPG rs2296147位于XPG基因的5'非翻译区，目前认为该位点突变可能影响转录因子结合位点的活性(TFBS)[29]，也有研究认为该位点与P53转录因子结合位点[30]，但目前关于该位点SNP的具体功能目前还无相关研究[31]。Namazi等[4]研究发现，XPG rs2296147 T>C多态性与GC的易感性有关(C vs TOR=1.268，95%CI=1.049-1.532，P=0.014)。在另外一项荟萃分析研究中发现了同样的结果，在亚洲人群中观察到rs2296147基因多态性与GC风险之间存在显著关联(CT vs TTOR=0.93，95%CI=0.87-0.99，P=0.036)。最常见的GT单倍型(rs751402-rs2296147)与GC的发生起负相关作用(OR=0.73，95%CI=0.58-0.91，P=0.005)，特别是对于弥散型GC(OR=0.68，95%CI=0.52-0.90，P=0.006)[32]。此外，关于中国人群研究发现了同样的结果，rs2296147CC基因型与中国人群GC风险降低相关(OR=0.52，95%CI=0.27-0.97)[33]。但也有结果表明rs2296147多态性与任何癌症类型之间均未发现相关性[22]，这些差异可能是由于地区差异，样本量小或临床特征的异质性所致。

2.1.6XPG rs1047768 T>C XPG rs1047768T>C是位于XPG基因外显子2上His46His的同义非剪接点突变，其与癌症的关系可能通过与其他几个非同义多态性的连锁或其对酶的特异性影响来阐明，从而促进底物特异性的转化，增强肿瘤易感性。目前对XPG rs1047768位点多态性与GC肿瘤易感性关系主要为小样本研究，Hussain等[33]研究发现，XPG rs1047768C等位基因是GC的保护性因素；但关于XPGSNP与GC易感性的荟萃分析并没得出相同的的结论[21]，研究发现XPG rs1047768与GC无相关性，进行分层分析后也没有发现相似的结论，但XPG rs1047768与癌症相关性分析发现，XPG rs1047768与乳腺癌、肺癌的发生有相关性[34]。

2.1.7XPG rs2227869 XPG rs2227869G>C是位于XPG基因外显子2上为突变位点，非同义SNP rs2227869的GC基因型携带者(OR=0.30;95%CI=0.13-0.67)和rs2227869(OR=0.45；95%CI=0.20-1.04)的CCG单倍型携带者与降低的GC风险相关[33]，荟萃分析发现，相对G等位基因突变，XPG rs2227869 C等位基因整体人群的癌症相关风险降低，但在关于GC的分析中未发现相似的结果[21]。

2.3XPG对GC的影响

2.3.1不良的生活习惯增加了XPGSNP对GC的易感性 XPG rs751402和rs2296147多态性可能会改变发生GC的风险，尤其是弥漫性亚型GC中[32]，Hp感染，吸烟和饮酒会增加对GC风险的遗传效应[35]。Yang等[28]指出，Hp改变了XPGSNP与GC风险之间的关联,他们发现rs2094258多态性的TT基因型携带者与Hp阳性组的GC风险增加有关，研究表明CC基因型与野生型TT基因型相比，GC风险增加了2.17倍；在隐性效应模型中，CC基因型与GC相关风险增加2.26倍[26,32]。Chen等[36]发现，XPG rs873601G>A多态性与GC易感性显著相关(AAVSGG/AG:OR=1.31,95%CI=1.03-1.66,P=0.027)；在分层分析中，rs873601AA基因型与GC风险的关系在年龄较大的组(>59岁)以及非贲门癌患者中被观察到。进一步的综合分析表明，男性、吸烟者或饮酒者，超过一种风险基因型的人患GC的风险显著增加。

2.3.2不同基因位点的SNPs-SNPs使GC易感性增加 Chen等[36]涉及692例GC及774例健康对照的XPGSNP(rs2094258 C>T,rs751402 C>T,rs2296147 T>C,rs1047768 T>C,rs873601 G>A)与GC的相关性研究中发现，XPGSNP具有两种风险基因型的个体GC风险显著增加(OR=1.52,95%CI=1.13，2.06)。同样，Hua等[37]关于中国南方人群XPG与GC风险的研究发现，携带3～4种风险基因型的个体患GC的风险显着增加，尤其是对于男性和58岁以上的人群。多个基因SNPs-SNPs相互作用不仅在XPGSNP基因组内的突变，还与其他基因的的SNP有关。Sang等[38]关于DNA修复基因ERCC5 SNP(rs2094258和rs873601)与代谢基因GSTP1 rs1695之间关于GC不同阶段相互作用的研究发现，两种成对组合(ERCC5 rs2094258和rs873601与GSTP1 rs1695)SNP与萎缩性胃炎的发生有关，并且ERCC5rs2094258-GSTP1rs1695SNP对表现出拮抗作用(OR=0.51)，而ERCC5 rs873601-GSTP1 rs1695表现出协同作用(OR=1.79)。进一步分层分析发现(ERCC5 rs873601-GSTP1 rs1695)的累积效应与萎缩性胃炎风险增加相关(P=0.043)。由此可见，XPGSNP对GC的发生的影响是多维的，不仅仅局限于单个基因型的突变影响，而且与环境，不良生活习惯，多个XPG基因的突变的相互作用以及其他基因的突变相互作用有关，这种影响不止在已经发生GC的患者中，对于萎缩性胃炎的患者，应规律定期行电子食管胃镜检查，进行一级预防。

3 XPG与GC的治疗及预后

3.1XPG rs2094258-SNPs与GC患者的预后有关 Wang等[3]关于XPG 5个功能性单核苷酸多态性(rs2094258，rs751402，rs2296147，rs1047768和rs873601)与GC风险和生存关系的研究发现，XPG rs2094258基因多态性与GC患者的总生存率相关；rs2094258 CT+CC基因型的GC患者的生存率较TT基因型的患者差，而CC基因型的患者与TT+CT基因型的患者相比，预后不良，研究表明，XPG rs2094258的C等位基因数目的增加与GC病例的长期生存有关。同样，Liu等[39]在XPG rs2094258 A / G关于中国人GC患者生存状况的研究中发现，ERCC5 rs2094258 AG、(AA+AG)基因型GC患者生存期更长，特别在年龄>60岁，Borrmann Ⅲ～Ⅳ期,TNM Ⅲ～Ⅳ期,淋巴转移和扩散型GC患者中(AA+AG)基因型GC患者生存时间更长。因此XPG rs2094258 SNP可以作为中晚期GC患者的预测因子，更好的指导临床决策。

3.2XPGSNP可能影响以铂类化疗药物为基础的GC化疗效果 近年来，一些关于XPG基因多态性可能会影响到铂类化疗药物的耐药性。有研究发现XPGc.T242C基因多态性可能影响DNA-铂药物加合物修复系统，从而导致DNA-铂药物加合物修复系统修复酶的多态性，进而影响到细胞对铂类药物的耐药能力[40]。也有人认为，ERCC5-76A等位基因和+ 25等位基因可能会增加与转录因子的结合亲和力和基因转录活性，从而增加ERCC5在相关基因型中的表达水平，导致铂类化学疗法的临床结果较差[40-41]。通过XPGSNP与铂类化疗药物治疗的荟萃分析发现，ERCC5 rs1047768多态性C等位基因可能促进对铂类化疗药物的敏感性，特别是中国人群[42-43]。Song等[44]关于NER基因SNP与铂类药物为基础治疗肺癌的相关性研究中发现，XPG rs2296147的SNP与铂类化疗药物为基础的化疗方案的敏感性有关；此外，研究还发现，年龄>58岁的GC患者，XPG rs4150339、rs2296147、rs4150360位点的SNP与以铂类化疗药物为基础的化疗方案治疗肺癌的胃肠道毒性反应显著相关。这说明，XPGSNP相关突变会影响到晚期GC的生存。

3.3GC患者化疗应答不佳可能是XPG基因功能下调导致的细胞耐药 目前研究认为，核苷酸切除修复基因XPG的下调是人类和鼠类癌细胞耐药的新机制。一项关于新霉素临床评估研究发现，阿霉素衍生物需要完整的NER系统来发挥其活性，才能通过不同于经典蒽环类药物的作用机制起作用。在该研究中，通过对新霉素产生抗性的细胞分析了耐药机制，发现对新霉素耐药可能与XPG基因甲基化依赖性沉默有关，当XPG基因转移恢复NER活性或用去甲基化剂处理XPG基因可恢复对新霉素的敏感性。此外，XPG功能下调与功能性TFIIH有关，研究发现相当一部分卵巢肿瘤表现出XPG启动子的甲基化核苷酸切除修复核酸内切酶XPG招募至紫外线引起的DNA损伤的部位取决于功能性TFIIH，XPG中与XP/CS表型相关的突变会影响TFIIH的组装状态导致功能性TFIIH受损进而影响到XPG招募，使细胞对新霉素的敏感性降低产生耐药[45]。

4 小结及展望

XPG不仅作为NER中重要的参与者，参与了GG-NER及TC-NER,维持了DNA转录复制过程中基因组的稳定，而且在BER、NHEJ、真核细胞端粒的稳定性、DNA去甲基化与染色质环化、RNA转录等过程中发挥重要作用，参与了整个细胞的发展。不良行为习惯，多个不同位点的SNP与XPGSNP共同作用参与了GC的发生。XPGSNP多个位点不仅与GC的发生有关，而且影响到GC的治疗及预后。这提示我们可以在高危人群中筛查相关突变，并对其进行个体化的GC预防及治疗，比如XPG rs17655C>G、rs751402 C>T、rs873601G>A、rs2094258A>G突变位点的人群中，加强对该人群常规进行电子食管胃镜检查明确GC的风险，加强对该人群的健康宣教，鼓励戒烟戒酒，根除Hp,降低GC的发生风险；在治疗方面，XPG rs4150339、rs2296147、rs4150360位点的铂类化疗药物为基础的化疗方案胃肠毒性反应相关，在选择化疗方案时可避免选择以铂类化疗药物为基础的化疗方案，减轻患者的化疗不良反应，减少患者的痛苦。

虽然关于XPGSNP与GC的相关性研究很多，但大部分研究集中在XPG一种基因的多个SNP位点，GC的发生往往是多种因素导致的，并不局限于单纯的XPG基因突变。但目前关于XPG与其他NER基因、代谢基因等单核苷酸基因多态性与GC易感性的研究较少，缺少大规模的病例对照和回顾性研究来证实在多基因SNPs及SNPs-SNPs与GC相关性研究。在GC的治疗及预防上，随着基因检测手段的常规化，越来越多诊疗手段应用于临床，期待更大规模的XPG与GC的相关性研究，如在XPGSNP与GC遗传易感性显著相关的患者中，如何更好的进行一级预防；在GC患者中，如何更好选择治疗方案，这将是我们急需解决的问题。