了解三阴性乳腺癌中的BRCA1缺乏：患者指南——蛋白稳定性如何改变治疗格局

作者指出，48–66%的BRCA1基因突变携带者发展为TNBC——这一比例远高于非携带者中约20%的比例。BRCA1缺陷、基底样乳腺癌和TNBC之间的这种紧密关联提出了一个重要的问题：BRCA1功能的丧失是否在散发性TNBC（没有遗传突变的癌症）的发展中起作用？这种关系能否在临床上加以利用？

除了突变外，其他机制也会破坏BRCA1的功能。启动子甲基化（一种沉默基因的化学修饰）发生在约30%的散发性乳腺癌和15–57%的TNBC病例中。体细胞突变和基因缺失是额外的替代机制。这些BRCA1缺陷肿瘤表现出与携带BRCA1突变的肿瘤相似的生物学和临床特征，通常具有高级别和较差的预后。

这篇综述的关键见解是，BRCA1蛋白水平降低——而不仅仅是基因突变——解释了几乎所有TNBC患者中的一半。这种对BRCA1缺陷的扩展定义开启了专注于蛋白稳定性而非基因修复的新治疗可能性。

BRCA1蛋白的结构

BRCA1基因由24个外显子（DNA的编码片段）组成，并产生一个由1,863个氨基酸（蛋白质的构建块）组成的蛋白质。该蛋白质有两个主要的功能区域：N端RING结构域和另一端的串联BRCT结构域。

RING结构域包含一个RING指基序——一种作为其他蛋白质停靠站的专业化结构。该区域对于BRCA1的E3泛素连接酶活性至关重要，我们将在下面更详细地解释。一种名为BARD1的蛋白质通过此RING区域与BRCA1相互作用，它们共同形成异二聚体（两种不同蛋白质的复合物）。这种伙伴关系极大地提高了BRCA1的酶活性。结构非常精巧：BRCA1的N端螺旋和BARD1的C端螺旋以反平行方式排列，就像两个人面对面手拉手一样。

BRCT结构域（位于C端）参与BRCA1与磷酸蛋白之间的相互作用——磷酸蛋白是经过磷酸基团修饰的蛋白质，主要由称为ATM和ATR激酶的酶修饰。BRCT结构域识别一种称为pSer-X-X-Phe的特定蛋白质序列，使BRCA1能够与包括BACH1、CtIP和CCDC98/Abraxas在内的伙伴结合。

BRCA1的中心区域覆盖了蛋白质序列的60%以上，主要由一个长外显子（外显子11）编码。该区域包含两个核定位信号（NLS），位于氨基酸503–508和606–615处，这些是指导BRCA1进入细胞核的“地址标签”。位于氨基酸81–99处的核输出信号（NES）对于反向穿梭——从细胞核到胞质——是必需的。

该蛋白质还包含一个丝氨酸簇结构域（SCD），涵盖残基1280–1524。该区域富含磷酸化位点（可以添加磷酸基团的位置），这些位点是ATM/ATR激酶的目标。当DNA受损时，这些位点的磷酸化促进BRCA1招募到双链断裂（DSBs）位点——这是最危险的DNA损伤类型。

BRCA1的中心区域本质上是无序的，意味着它不会折叠成固定的三维形状。这使其能够与许多不同的蛋白质相互作用。AlphaFold结构预测工具已用于对该区域进行建模，尽管模型置信度非常低，反映了其灵活的性质。

BRCA1在您的细胞中做什么

BRCA1是一种多功能蛋白质，参与众多细胞过程：DNA损伤修复、细胞周期检查点激活、转录调控、蛋白质泛素化、染色质重塑和程序性细胞死亡（apoptosis）。了解这些功能有助于解释为什么BRCA1丧失如此具有破坏性。

DNA修复与基因组稳定性

BRCA1最著名的抑癌功能是维持基因组稳定性。当DNA受损时，BRCA1被高度磷酸化（加载了磷酸基团）并迅速重新定位到DNA复制位点，招募多个蛋白质复合物，这些复合物可以识别和修复受损的DNA，同时激活细胞周期检查点。

BRCA1上的几个特定丝氨酸残基——包括S988、S1189、S1387、S1423、S1457、S1524和S1542——会被检查点激酶（如Chk1、Chk2、ATR或ATM）磷酸化。每次磷酸化事件都有助于微调BRCA1的活性。

BRCA1在决定细胞使用哪种DNA修复途径方面发挥着关键作用。两个主要选项是非同源末端连接（NHEJ）和同源重组（HR）。同源重组是一种更准确的修复方法，它利用姐妹染色体作为模板。BRCA1缺陷细胞显示出严重受损的HR介导的双链断裂修复。

以下是该过程的工作原理：当DNA发生断裂时，断端会被切除以产生单链DNA尾。这些尾段被一种称为复制蛋白A（RPA）的蛋白质包裹，随后被RAD51取代——RAD51是一种对HR修复至关重要的重组酶。BRCA1-BARD1复合物通过与RAD51直接相互作用来增强这一过程，从而捕获同源双链DNA并组装形成置换环（D-loop）的突触复合物。BRCA1-BARD1还通过在内切过程中拮抗一种称为53BP1的蛋白质以及促进切除核酸酶MRN/CtIP的活性来帮助调节细胞周期检查点。

细胞周期检查点：细胞的安全刹车

BRCA1在细胞周期的三个关键阶段（G1/S、S期内期和G2/M）激活DNA损伤检查点。这些检查点就像质量控制闸门，当检测到DNA损伤时暂停细胞周期，以便在细胞分裂之前进行修复。

Xu等人的研究证明了BRCA1在S期检查点中的关键作用。在BRCA1缺陷细胞中，DNA损伤期间的S期检查点受损，但引入功能性BRCA1基因可恢复其正常活性。BRCA1通过调节Chk1激酶活性参与S期检查点。有趣的是，该检查点的激活与ATM介导的丝氨酸1387磷酸化有关，这表明磷酸化的BRCA1有助于在信号级联反应中招募其他调节成分。

不同的突变会影响不同的检查点功能。例如：

• 丝氨酸1423突变：消除了BRCA1诱导G2-M期停滞的能力，但保留了DNA修复功能
• 丝氨酸1387突变：破坏了电离辐射诱导的S期检查点，但不需要用于G2-M期停滞
• 丝氨酸988突变：破坏同源重组，但不影响S期检查点
• 丝氨酸1423/1524突变：与正常的HR相关，但缺乏G2-M期检查点活性

BRCA1-Abraxas-RAP80复合物通过触发Chk1的磷酸化来激活G2-M期检查点。在G2期，CtIP-BRCA1复合物有助于G2-M期过渡检查点的激活。即使在有丝分裂期间，Chk2-BRCA1信号级联也在DNA-PKcs下游被激活，并影响有丝分裂微管的组装。

细胞凋亡：细胞如何自我毁灭

本综述中讨论的最令人兴奋的内容之一是BRCA1在细胞凋亡中的作用——即受损细胞故意自我毁灭的过程。这是身体对抗癌症形成的最后一道防线。作者强调，当BRCA1在细胞质中积累时（而非在细胞核中），会主要诱导BRCA1依赖性的细胞凋亡。

BRCA1是一种核质穿梭蛋白，不断在这两个区室之间移动。BARD1通过掩盖BRCA1的核输出信号并利用其自身的核定位信号将复合物带入细胞核，在将BRCA1转运入核方面发挥着关键作用。当BRCA1-BARD1复合物被破坏时，BRCA1会在细胞质中积累并触发细胞凋亡。

BRCA1诱导的细胞凋亡可以通过几种不同的途径发生：

1. p53依赖性途径：BRCA1调节p53诱导基因3（PIG3）的表达，这是p53的下游蛋白。临床数据表明，PIG与BRCA1表达之间存在显著关联，并且与乳腺癌患者的生存率增加有关。
2. 通过Ras-MEKK4-JNK和Fas信号的p53非依赖性途径：这些途径可以激活caspase 8，这是细胞凋亡的关键执行者。BRCA1的核输出触发了这一级联反应。
3. GADD45介导的MEKK4/JNK信号：BRCA1通过激活生长停滞和DNA损伤45（GADD45）基因来诱导细胞死亡，这一过程独立于p53。GADD45结合并激活MTK1/MEKK4，后者位于p38/JNK通路的上游。
4. 凋亡性钙释放：BRCA1与肌醇1,4,5-三磷酸受体（IP3R）结合以促进钙释放，从而调节许多与细胞凋亡相关的信号通路。
5. ERα依赖性通路：BRCA1-BARD1对于ERα的泛素化和降解是必需的。抑制其中任何一个都会导致ERα积累，形成反馈回路。通过降低ERα水平，BRCA1可以增强细胞凋亡。
6. 胞质BRCA1介导的Bcl2降解：核内BRCA1促进Bcl2（一种抗凋亡蛋白）的合成，而胞质BRCA1促进Bcl2的蛋白酶体降解，从而将平衡推向细胞死亡。

BRCA1的位置至关重要。在正常细胞以及乳腺和卵巢以外组织的肿瘤中，BRCA1以核内磷酸化蛋白的形式存在。然而，BRCA1在乳腺癌和卵巢癌细胞中主要位于胞质。

这带来了一个关于预后的有趣见解。核内BRCA1蛋白水平的降低对无复发生存期和总生存期均具有独立的有利影响。胞质BRCA1与较低的复发率相关，因为它与较少的淋巴结转移相关。相反，在核内检测到BRCA1蛋白与不良预后相关。

作者指出，鉴于超过50%的实体瘤携带p53突变，在患有功能失调p53的散发性乳腺癌患者中，由于核质穿梭受损，基因正常的BRCA1可能功能异常。这表明将核内BRCA1易位至胞质可能是使p53缺陷型散发性乳腺癌对DNA损伤治疗敏感的一种有用策略。

泛素化：为蛋白质降解打上标签

BRCA1-BARD1复合物的E3泛素连接酶活性在中心体复制（中心体是帮助细胞分裂的结构）和有丝分裂纺锤体极的组装中发挥调节作用。据报道，BRCA1会对核仁磷蛋白（NPM1，一种对中心体复制重要的中心体蛋白）进行泛素化。

BRCA1-BARD1异二聚体主要产生携带赖氨酸6（K6）连接的多泛素链的BRCA1结合物。有趣的是，BRCA1自泛素化可能并不直接负责其蛋白酶体敏感性的降解，因为这些结合物的水平不受蛋白酶体抑制剂的影响——这一线索表明K6连接的泛素化起信号传导作用而非降解信号作用。

BRCA1-BARD1的已知底物包括Aurora B、Cdc25c、claspin、CtIP、cyclin B、ERα、H2A、LARP7、macroH2A1、NF2、核仁磷蛋白、Oct1、p50、孕激素受体、RPB1、BPB8、TFIIE、拓扑异构酶IIα和γ-微管蛋白。这些多样化的底物反映了BRCA1参与DNA修复之外的许多细胞过程。

临床意义：这对患者意味着什么

这篇综述挑战了仅关注BRCA1突变的传统焦点。作者认为，应更广泛地定义BRCA1缺乏症，包括降低的BRCA1蛋白水平，这可能是由表观遗传修饰（如启动子甲基化）或增加的蛋白酶体降解引起的。这一定义涵盖了近一半的三阴性乳腺癌患者。

迄今为止，已在BRCA1基因中鉴定出超过1,600种突变。最常见的突变位于BRCT和RING结构域以及外显子11–13内——这些区域对于BRCA1的功能以及与c-Myc、RAD50、pRb、RAD51、BRCA2和PALB2等相互作用蛋白的结合位点至关重要。最常见的突变是185delAG和5382insC，分别是位于RING和BRCT结构域的移码突变（改变蛋白质阅读方式的遗传变化）。其他常见的胚系突变3819del5和4153delA位于外显子11上。

BRCA1杂合性丢失（LOH）的高患病率——在各种研究中范围为29.4%至52%——支持了BRCA1经典的肿瘤抑制功能。在遗传了一个突变版BRCA1拷贝的患者中，健康拷贝通常在肿瘤组织中丢失。这一观察结果，加上体细胞突变的罕见性，促使研究人员提出单倍剂量不足（单个功能拷贝不足以维持功能）可能解释了散发性乳腺癌中BRCA1肿瘤抑制功能的丧失。

对于患者而言，最可操作的信息是增加胞质BRCA1蛋白稳定性可用于使三阴性乳腺癌对化疗和放疗敏感。如果研究人员能够开发出稳定胞质BRCA1或促进其从核内输出的药物，这些治疗措施可能会使常见的p53缺陷型散发性乳腺癌对DNA损伤疗法更具反应性。

BRCA1缺乏症与三阴性乳腺癌之间的关联开启了多种治疗途径：

• PARP抑制剂敏感性：BRCA1缺陷型肿瘤具有同源重组缺陷，使其对PARP抑制剂（一类阻断不同DNA修复通路的药物）易感。
• 胞质BRCA1恢复：增强BRCA1在胞质中积累的药物可以促进细胞凋亡并使肿瘤对治疗敏感。
• 利用蛋白酶体降解通路：了解导致BRCA1降解的原因可能会开发出防止其降解的药物。

研究局限性

作为一篇综述文章，本文综合了现有研究，而非提出新的实验数据。应注意几个重要的局限性：

• 细胞质BRCA1诱导细胞死亡的机制尚未完全阐明，可能涉及多种因素。
• 大多数研究聚焦于因基因突变导致的BRCA1缺陷，而实际上仅有少数患者携带BRCA1基因突变。针对蛋白水平调控的研究仍处于起步阶段。
• BRCA1的中心区域在结构预测中的模型置信度非常低，这使得研究该区域的药物相互作用变得困难。
• BRCA1蛋白位置与患者预后之间的关系复杂且尚未完全明确；一些研究表明其具有基于亚细胞分布的预后意义，而其他研究则提示BRCA1致病性变异乳腺癌与散发性乳腺癌的预后并无差异。

给患者的建议

尽管这项研究主要处于临床前和综述阶段，但患者可以根据这些发现采取以下实际步骤：

1. 了解您的基因状态：如果您患有三阴性乳腺癌（TNBC），建议进行BRCA1基因突变检测，因为10–15%的TNBC患者携带此类突变。了解自己的状态可以指导治疗决策，包括使用PARP抑制剂。
2. 与肿瘤科医生讨论蛋白水平检测：随着BRCA1缺陷定义的扩展被更广泛地采纳，检测BRCA1蛋白水平降低（而不仅仅是突变）可能会成为标准护理的一部分。
3. 考虑参加临床试验：探索BRCA1蛋白稳定性、胞质易位以及与DNA损伤剂联合疗法的试验是活跃的研究领域。请咨询您的肿瘤科医生是否符合资格。
4. 了解您肿瘤的p53状态：由于超过一半的实体瘤携带p53突变，且p53功能障碍会影响BRCA1的穿梭行为，了解您肿瘤的p53状态可能有助于判断预后和治疗敏感性。
5. 关注新兴疗法：“BRCA1介导的治疗”概念正在不断发展。能够稳定细胞质BRCA1或促进其核输出的治疗方法，未来可能会补充现有的化疗和放疗方案。

常见问题

什么是三阴性乳腺癌？

三阴性乳腺癌（TNBC）是一种侵袭性乳腺癌亚型，缺乏雌激素受体、孕激素受体和HER2。它约占所有乳腺癌的10–15%。与其他类型相比，TNBC通常在晚期确诊，复发风险更高，五年生存率更低。

BRCA1蛋白在细胞中起什么作用？

BRCA1充当主要的DNA修复工作者。它修复受损的DNA，激活暂停细胞分裂以进行修复的细胞周期检查点，并在损伤过于严重时促进细胞凋亡——程序性细胞死亡。BRCA1还调节蛋白质泛素化和染色质重塑。BRCA1功能的丧失会导致基因组不稳定和癌症。

BRCA1在细胞内的位置为什么重要？

BRCA1通常在细胞核和细胞质之间穿梭。核内BRCA1有助于修复DNA，但胞质BRCA1触发细胞凋亡。在乳腺癌和卵巢癌中，BRCA1通常主要位于细胞质中。值得注意的是，胞质BRCA1与较低的复发率相关，而核内BRCA1则与不良预后相关。

如何利用BRCA1蛋白稳定性来治疗三阴性乳腺癌？

研究人员提出，能够稳定细胞质中的BRCA1或促进其从细胞核输出的药物，可以使三阴性肿瘤对化疗和放疗更敏感。这对于常见的p53缺陷散发性乳腺癌尤其有用。此类策略仍处于临床前或早期研究阶段。

如果我患有三阴性乳腺癌，是否应该进行BRCA1基因突变检测？

是的，建议对三阴性乳腺癌患者进行BRCA1基因突变检测，因为其中10–15%的患者携带此类突变。了解您的状态可以指导治疗决策，包括使用PARP抑制剂。请与您的肿瘤科医生讨论蛋白质水平的检测，因为BRCA1蛋白质的减少——而不仅仅是基因突变——也可能影响治疗。

这项关于BRCA1和三阴性乳腺癌的研究有哪些局限性？

这是一篇综述文章，并非新的实验数据。细胞质中的BRCA1导致细胞死亡的机制尚未完全阐明。大多数研究侧重于BRCA1基因突变，而蛋白质水平的调控仍处于新兴阶段。BRCA1的中心区域在结构上难以研究。此外，基于BRCA1位置的预后发现在不同研究中并不完全一致。

如果我的肿瘤显示BRCA1蛋白质水平降低但没有BRCA1基因突变，我是否应该就三阴性乳腺癌的治疗方案寻求第二诊疗意见？

是的，第二诊疗意见可能很有价值，因为这篇综述指出，BRCA1蛋白质的减少（而不仅仅是基因突变）可能导致近一半的三阴性乳腺癌病例。这种对BRCA1缺陷的更广泛定义可能会影响治疗选择，例如对PARP抑制剂或化疗的敏感性。与专家讨论您肿瘤的BRCA1蛋白质状态和p53状态，可能有助于澄清您的治疗方案是否与细胞质BRCA1稳定性的新兴研究相符。Diagnostic Detectives Network提供独立的专家第二诊疗意见。

来源信息

Original Article Title: BRCA1 deficiency in triple-negative breast cancer

Authors: Eun Choi, Gil-im Mun, Joohyun Lee, Hanhee Lee, Jaeho Cho, and Yun-Sil Lee (corresponding author)

Affiliations: Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Ewha Womans University, Seoul, Republic of Korea; Department of Radiation Oncology, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea

Journal: Biomedicine & Pharmacotherapy, Volume 158 (2023), Article 114090

Publication Date: Received October 24, 2022; revised November 24, 2022; accepted December 2, 2022; available online December 6, 2022

DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2022.114090

Funding/Open Access: This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/), published by Elsevier Masson SAS.

注：这篇面向患者的文章基于同行评审的研究。它旨在用于教育目的，不应替代专业医疗建议。患者应就其具体病情和治疗方案咨询医疗保健提供者。