MSH3基因在恶性肿瘤中的研究进展

徐嘉曼 王大维 王 浩 刘晓阳

MSH3 基因由 Valle 等[1]于 1991 年发现并命名，其产物MSH3 蛋白在细胞核内负责修复错误的碱基配对及插入/删除，并可与MSH2 蛋白结合形成异质二聚体MutSβ，进而修复较长的碱基插入/删除错误，此二聚体还可在基因转换过程中移除非同源DNA 末端。MSH3 表达降低或缺失可导致结直肠癌及鼻咽癌等恶性肿瘤的发生、发展[2，3]，同时也和舌癌及进展期非小细胞肺癌等恶性肿瘤的治疗有关[4，5]。现就MSH3 基因的结构、功能及其在恶性肿瘤方面的研究作一综述。

一、MSH3基因的结构

MSH3 基因位于染色体5q11-q13，由24 个外显子和23 个内含子组成，各个外显子和内含子之间由粘粒连接。除内含子1 外，所有的内含子都小于 20kb，在内含子 6 中，常规的 GT 和 AG 被 AT 和AA 代替[6]。MSH3 基因有五个结构域，结构域Ⅰ和Ⅳ参与DNA 结合，结构域Ⅱ和Ⅲ负责将三磷酸腺苷酶结合域连接到两个DNA 结合域，结构域Ⅴ包含ABC 家族三磷酸腺苷酶，负责催化三磷酸腺苷水解释放能量[7]。MSH3 基因包含两个主要的编码片段，分别为含3.5kb 及5.0kb 的碱基，其转录都是从TATA 启动子开始，在不同的位点结束[8]。

二、MSH3基因的功能

MSH3 基因产物为含1137 个氨基酸的错配修复蛋白MSH3，该蛋白可以修复最基本的碱基配对及插入/ 删除错误，还可与另一个错配修复蛋白MSH2 形成异质二聚体MutSβ，此二聚体负责修复较长的碱基插入/删除错误；也可特异性识别、结合和移动核苷酸组成的环状结构，且可针对不同类型的DNA 损伤对MSH2 提供特异性调节。MutSβ 还可通过不同的途径移除非同源的DNA 末端，关于其机制，有研究指出，MutSβ 可通过3’末端识别分支结构，这个分支结构所在的连续双链DNA 可结合错配的或异源双链核酸分子的环状结构。MutSβ 识别、结合基因转换的中间产物并将其交给Rad1/Rad10 进行分解（Rad1/Rad10 是一种核酸内切酶，可分裂基因尾部），同时稳定最初退火后的单链，给Rad1/Rad10 提供更多的时间去发挥作用，最终，MutSβ 和Rad1/Rad10 形成复合物来提高核苷酸内切酶的作用[9]。三核苷酸重复片段是指以三个不同的碱基为一个单位重复排列而形成的DNA 序列，在正常情况下表达稳定，但当三核苷酸重复片段达到临界长度，它就会由稳定序列转变为不稳定的、扩增的序列。错配修复和碱基删除修复协同使三核苷酸片段保持相对稳定状态，其中错配修复中MSH3 ATP酶在三核苷酸重复片段CTG CAG 的扩增过程中至关重要，且MSH3 ATP 酶结构域发生突变并不影响MSH3 的错配修复功能[10，11]，另外，MutSβ 可识别复制初期DNA 链上CAG 或CTG 重复片段，并激活Polβ 结合到该复合物，利用引物进行延长，使CAG或CTG 重复片段扩增[12]。

三、MSH3基因与恶性肿瘤的发生、发展

1.MSH3基因与消化系统恶性肿瘤

食管癌及胃癌的研究：在食管癌组织中，MSH3启动子甲基化的频率明显高于正常食管粘膜，且与不吸烟的食管癌患者相比，MSH3 在吸烟的肿瘤患者中启动子甲基化的频率更高，提示MSH3 启动子甲基化和吸烟可能与食管癌的发生有关[13]。另有研究表明，食管鳞癌及胃癌中均存在MSH3 突变，且MSH3 有望作为微卫星不稳定性标记物用于胃癌发生的诊断[14，15]。

大肠癌的研究：MSH3 基因多态性、钝化作用及杂合性缺失均与Lynch 综合症有关，MSH3 基因的突变可以增加其他错配修复基因突变的外显率，增加Lynch 综合症家族成员患结直肠癌的风险，但单纯 MSH3 杂合性缺失并不导致 Lynch 综合症[2，16～17]。有研究表明，MSH3 在直肠癌中存在突变[18～21]。ROS基因通过梭杆菌导致的感染持续扩增使MSH3 蛋白在炎症作用下从细胞核转移到细胞质导致微卫星不稳定与结直肠癌的发生、转移以及患者不良的预后有关[22～26]。

胰腺癌及肝癌的研究：MSH3 在胰腺导管腺癌中表达明显降低，且在肝癌患者中，MSH3rs26279 AG 和GG 基因型增加了肝癌的发病风险，这表明MSH3 可能与肝癌的发生有关[27，28]。

2.MSH3基因与呼吸系统恶性肿瘤

Ni 等在正常鼻咽粘膜中未发现MSH3 启动子甲基化，但在一部分原发鼻咽癌患者中却发现了MSH3 启动子甲基化，在这部分样本中，MSH3 mRNA 和蛋白的表达水平明显降低。提示，MSH3 启动子甲基化与原发性鼻咽癌的发生有关[3]。Xu 等[5]证实MSH3 基因型rs1105524 和晚期非小细胞肺癌患者的生存时间有密切关系，相比于G/G 基因型，携带G/A 和A/A 的MSH3 rs1105524 基因型患者生存时间更短。

3.MSH3基因与生殖系统恶性肿瘤

在乳腺癌患者中，部分患者MLH1 及MSH3 同时缺失，这表明MLH1 和MSH3 均可能参与了乳腺癌的发生[29]。在卵巢癌中MSH3 一旦失活，其他错配修复基因突变的频率就会明显增加，提示MSH3 可能与卵巢癌的发生有关，但MSH3 的表达和临床分期及病理分期无明显相关性[30，31]。Hirata 等[32]分析了前列腺癌和相应正常组织中的MSH3 出现的频率，发现相比于正常组织，肿瘤组织中MSH3 Pro222Pro G/A+A/A 基因型及 MSH3 外显子 23 中和 MSH3 Thr1036Ala 中A/G+G/G 基因型显著增加，这表明MSH3 基因多态性可能是前列腺癌发生的一个危险因素。

四、MSH3基因与恶性肿瘤的治疗

研究发现MSH3 表达的减少或缺失可以增强舌癌对铂类化疗药的敏感性，其主要机制可能是通过减少DNA 的双链断裂修复进而影响肿瘤细胞的凋亡所致[6]。在直肠癌中，MSH3 表达降低也可增加癌细胞对抗癌药物的敏感性，且在术后放化疗的急性不良反应中，MSH3 基因型 rs12513549，rs33013 和rs6151627 与急性不良反应中的腹泻有明显相关性[33，34]。携带 MSH3 rs26279 的非小细胞肺癌患者对以顺铂为基础的化疗的敏感性增加，且携带MSH3 rs1105524 G/A 和A/A 基因型比G/G 基因型的晚期患者的生存时间短，说明MSH3 的多态性对顺铂化疗后的晚期非小细胞肺癌患者的化疗反应和预后有一定影响[5]。

五、结语

综上所述，MSH3 是一种DNA 错配修复基因，其蛋白产物MSH3 蛋白可与MSH2 结合形成异质二聚体MutSβ，修复大规模的错误的碱基插入和删除及调节三核苷酸重复片段的动力学行为。MSH3 基因与结直肠癌、鼻咽癌及卵巢癌等的发生、发展相关，与舌癌、非小细胞肺癌等恶性肿瘤的治疗密切相关。通过启动子甲基化、基因多态性和微卫星不稳定性等方面进一步研究MSH3 和肿瘤的关系及其具体机制，并探讨MSH3 在不同肿瘤发生、发展及治疗中的作用及其临床病理意义是我们今后研究的方向。