癌基因的激活在肺癌发生中起重要作用，但现有的激活方式并不能完全解释肺癌的发生。近年来，发现了另一类基因，由这类基因突变或缺失所引起的失活可最终导致肿瘤的发生，表明这类基因在正常情况下具有抑制肿瘤形成或生长的作用，被称为肿瘤抑制基因，如p53、Rb、p16等。但是，近年的研究发现上述肿瘤抑制基因在肿瘤发生的初始阶段常处于一种野生型功能状态，而仅在肿瘤的中晚期才发生功能和结构的异常。因此，人们一直试图寻找一种新的在肿瘤的初期，甚至在癌前期就有功能和结构异常的基因。1996年由Ohta等发现的FHIT(fragile histidine triad,FHIT)基因可能就属于此类肿瘤抑制基因。FHIT基因定位于染色体3p14.2，含10个外显子。其cDNA约1.1?kb，编码由147个氨基酸组成的16.8?ku蛋白质。1996年，Sozzi等^［1］首次报道肺癌组织中80％?SCLC和40％?NSCLC存在FHIT基因的mRNA转录异常，76％存在FHIT等位基因的杂合缺失。随后的研究显示在肺癌癌前病变中也有FHIT基因的缺失和转录表达的异常^［2］，提示FHIT基因异常可能是肺癌发生的早期分子事件。

1FHIT基因的确定

现有的研究表明：在肺癌、头颈部肿瘤、肾脏肿瘤和乳腺癌等上皮肿瘤中常有3号染色体短臂上染色体的缺失和等位基因的杂合缺失。在肿瘤中3p缺失形式多样，常与3p12-14、3p21和3p24-25等区域有关。1982年，Whang-Peng等^［3］首次报道在16个SCLC细胞株中都有3号染色体短臂3p14-23区域的部分缺失。1991年，Sozzt等^［4］报道3p的缺失可能是肿瘤发生的早期事件。随后一些作者也报道在肺癌癌变前期和良性增生的乳腺疾病中存在3p的缺失。这些资料提示3p上可能存在抑癌基因(tumor suppressor genes,TSG)。

在3p21区等位基因的纯合缺失部位分离到诸如ACY1(aminoacylase gene,20％SCLC细胞株表达降低)^［5，6］、UBEIL^［7］(ubiquitin-activating enzyme E1，在SCLC细胞株中表达降低)，以及人类锌指基因ZnF16和ZnF3等。但随后的研究认为它们都不是抑癌基因，故目前在3p21区未发现明确的抑癌基因。

迄今，在3p25区鉴定出的唯一抑癌基因是Von Hippel-Lindan(VHL)基因。VHL疾病是一个遗传因素占优势的家族性肿瘤综合征。具有这种素质的个体易患肾癌为主的各种肿瘤。1994年，Gnarra等^［8］报道VHL基因在相当多的肾癌细胞中失活，但在肺癌中却异常罕见。

3p14区染色体在诸如肺癌、肾癌、乳腺癌和消化道肿瘤等多种原发性肿瘤和其衍生的肿瘤细胞中均易出现缺失。有关染色体3p14.2区域的细胞遗传学研究有两个里程碑。第一个是t(3；8)(p14.2；q24)易位断裂点的克隆^［9］，而t(3；8)(p14.2；q24)染色体易位常与早发、双侧、多灶的肾透明细胞癌相关；第二个是脆性部位FRA3B的发现，而FRA3B又是人类基因组最常见的Apaphidicolin诱导的脆性部位^［10］。此外，1991年，LaForgia等^［11］还将γ蛋白质-酪氨酸磷酸酶基因(protein-tyrosin phosphatase γ gene,PTPRG)作为拟定的抑癌基因，定位靠近于3p14.2 t(3；8)断裂处的着丝粒侧，绝大多数肾透明细胞癌都有该断裂处一侧的0.5?Mb大小区域的丢失。以后通过啮齿动物—人类细胞杂交技术筛选出含部分3号染色体的亚克隆，再用特异性3p标记确定3p14.2的断裂处，结果显示3p14.2断裂处包含了FRA3B、t(3；8)和PTPRG基因的5′末端。1996年Ohta等^［12］利用外显子捕捉法(exon trapping)确定了一个新的人类基因，由该基因cDNA推算的蛋白质和具有组氨酸三体结构的HIT(histidine triad)蛋白质高度同源，故定名为FHIT基因。

2FHIT基因的结构

首先用BE758-6，A6URA、A3和1300E3作探针从646D4 cosmid文库筛选克隆，分离克隆末端并用作下一轮的cosmid筛选，再用起始序列标记位点(starting sequence-tagged site,STS)的PCR构建cosmid图谱，而且每一新的STS和YAC contig对比，和细胞系中含纯合性缺失且啮齿动物—人类细胞杂交保留的3号染色体部分对比，最后6个纯合性丢失区域的cosmid构建成一个cosmid contig。利用外显子捕捉法从6个cosmid捕捉外显子，并同核苷酸序列数据库比较制图，同时以捕获的外显子制备寡聚核苷酸引物，从cosmid 76上产生内含子序列，这些序列依次用来制备引物和探针，将外显子定位于cosmid、YAC和含有缺失的癌细胞DNA上。随后确定FHIT cDNA全长约1.1?kb，共有10个外显子(图1)^［12］。5′端含一超过350?bp的非编码区，紧跟着是一个蛋氨酸起始密码子及其周围符合Kozak规则的序列，一个编码147个氨基酸的开放阅读框(open reading frame,ORF)，3′端非编码区域，poly(A)共有序列(consensus sequence)和poly(A)尾。ORF起于外显子5，止于外显子9。FHIT基因在结构上有2个显著特点：①在脆性区域的端粒侧有很多Alu重复结构，在这经常发生缺失的同一区域有(TAA)15重复，重复的次数不尽相同^［13］；②几乎所有外显子以AG序列结尾，而这恰恰是通常所见的基因剪接受体位点序列。令人感兴趣的是三个起始外显子E1、E2、E3分别位于t(3；8)断裂处的着丝粒侧、t(3；8)断裂处和PTPRG 5′端之间，明显提示FHIT参与了前述的家族性肾癌的发生，因为t(3；8)易位使FHIT基因的表达受到干扰^［14］。

图1FHIT基因结构图。并标出了YAC克隆位置、STSs、质粒和HPV16整合位点，以及t(3；8)易位断裂点。

Fig 1Structure of FHIT gene

迄今为止的研究表明，肿瘤中FHIT基因罕见点突变，而主要表现为一个或数个外显子缺失。Ohta等^［12］通过对一系列肿瘤标本及细胞系的分析后将FHIT基因不正常转录大致分为两种类型：Ⅰ型以缺失外显子5为特征，因外显子5中包含有FHIT基因开放阅读框的蛋氨酸起始密码子，故外显子5的缺失将导致ORF完整性的丢失；Ⅱ型则以缺失外显子8为特征，外显子8编码组氨酸三体的结构域，且一些Ⅱ型转录中只缺失外显子8，因而表明外显子8是FHIT缺失的重要靶区。由于外显子6中有一个非开放阅读框的蛋氨酸密码子，或插入序列提供了一个蛋氨酸密码子，所以大部分异常转录能编码部分蛋白质，可带或不带HIT结构域。极少数不正常转录虽缺失外显子4或在外显子4和5之间的非编码区域插入了DNA片段，但仍保留完整的ORF。一般来说，无论Ⅰ型还是Ⅱ型转录都无法编码功能完整的蛋白质。

3FHIT蛋白及其生物特征

FHIT基因编码一个由147个氨基酸组成的16.8 ku蛋白质，同源性分析发现FHIT蛋白质与裂殖酵母菌S.Pombe蛋白质Ap4A(5′，5-P1，P4-tetraphosphate)水解酶的由109个氨基酸组成的核心区域52％相同，69％相似，提示FHIT蛋白质可能是一种类似S.Pombe Ap4A水解酶的酶^{［15～17］}。Ap4A水解酶由182个氨基酸组成，在体外可催化含有Ap4A的二核苷酸多磷酸盐的水解。但是人类Ap4A水解酶与前两者皆无相似性，故人类FHIT蛋白质可能不是人类Ap4A水解酶。测序分析发现FHIT蛋白质和S.Pombe Ap4A水解酶都与HIT相似。HIT蛋白质是一个功能尚不清楚的蛋白家族，含4个保守的组氨酸，其中三个形成一个HXHXH为特征的组氨酸三体，X常为缬氨酸^{［15，16］}。

随后的生物化学的研究证明，人类FHIT蛋白质在体外具有Ap3A脱氢酶的活性，是一种典型的Ap3A水解酶(5′，5″，-P1，P3-triphosphate hydrolase)，催化Ap3A的水解反应，使Ap3A水平下降。Ap3A是ApnAs家族的重要成员，而AMP是其常见的一个反应产物^［18］。通过位点直接诱变法表明FHIT蛋白质的完整功能需4个保守的组氨酸，随着组氨酸诱变成为天门冬酰胺，Ap3A水解酶活性也逐渐下降，其中央组氨酸三体是Ap3A水解酶活性绝对必需的，Mn^2＋和Mg^2＋可刺激其活性，而Zn^2＋可抑制其活性^［18］。由于外显子8编码组氨酸三体的结构域，从而认为外显子8的改变是影响FHIT蛋白质功能的关键所在。

组氨酸三体核苷酸结合蛋白(histidine triad nucleotide-binding protein,HINT)的晶体结构表明了组氨酸三体蛋白是核苷酸结构蛋白^［19］。HINT和核苷酸的复合物也证明了在HIT超家族中大部分的保守区域介导了核苷酸的结合，且HIT的结构也成为磷酸结合物的组成部分。因此，FHIT蛋白是HIT家族中的一个酶，FHIT基因是一个与核苷酸代谢有关的基因。在细菌中，FHIT基因的产物Ap4A和Ap3A被认为是细胞应激时产生的报警物质^［20］。干扰素可诱导人的培养细胞产生Ap3A的积累^［21］，而细胞的毒素应激和生长接触抑制可产生Ap4A^［22］。因此，FHIT蛋白和蛋白与酶的复合体可能与细胞应激时的信号应答有关，并导致细胞周期停止。

4FHIT基因异常与肺癌

首先对肺癌中FHIT基因异常的研究做一归纳，见表1。

为了确定FHIT基因在肺癌中的作用，Sozzi等^［1］应用RT-PCR、DNA序列分析、LOH、Southern Blot和免疫组化法对100多例原发性肺癌组织中FHIT基因异常进行了分析。80％ SCLC和40％的NSCLC存在FHIT基因转录异常。DNA测序分析发现最常见的异常转录为外显子4或5～8缺失。SCLC有两种缺失类型，第一种类型为丢失外显子4～6，或4～8，两者都丢失外显子5；第二种类型为丢失外显子8，导致组氨酸三体结构域异常。而NSCL