国外医学遗传学分册2000年第23卷第3期

何立智（综述） 谢敏（审校）

摘要：FHIT基因定位于3p14.2，包含FRA3B，t（3：8）断裂点及HPV16整合位点。在许多肿瘤中均出现异常。由于FHIT在肿瘤中的基因改变不同于经典的抑癌基因，因此关于其是否为抑癌基因还存在不同的观点。阐明FHIT基因在肿瘤发生、演变中的作用，有可能为肿瘤的分子生物学研究提供新的思路。

关键词：FHIT基因抑癌基因基因改变

自从1989年发现第一个抑癌基因——Rb基因以来，不断有新的抑癌基因被发现。目前已有十余种基因被认为是抑癌基因，包括Rb，WT1，p53，NF-1，APC，p16，DPC4等。对抑癌基因的研究是目前肿瘤分子生物学研究的热点之一。而确定一个新的基因为抑癌基因并不容易，特别是位于染色体不稳定区域的基因。1996年Ohta等^[1]在3p14.2上发现一个新的抑癌基因——FHIT基因（fragile histidine triad）。但是FHIT基因有许多分子生物学特性与经典的抑癌基因不同，因此FHIT基因是否为抑癌基因还存在许多争论。

1 FHIT基因的发现及其分子生物学特性

不同研究发现许多肿瘤在3p上都有缺失，因此3P缺失被认为在肿瘤的发生中起着重要作用，3p上可能存在抑癌基因。1991年LaForgia等^[2]发现抑癌基因PTPRG(protein-lyrosine phosphalas γ gene),位于3p21上，其5’末端在3p14.2上。1993年Latif等^[3]认为3p25存在VHL基因（von Hippel-Lindau gene)，t（3；8）易位导致这一基因的缺失。

1996年Ohta用定位克隆技术及外显子捕获法在3p14.2找到一种新的基因FHIT^[1]。FHIT在染色体上占据1Mb大小的位置，包括t（3；8）断裂点，PTPRG的5’末端，FRA3B及HPV16整合位点^[4]。FHIT共有10个外显子，外显子5～9是开放性阅读框（ORF）有350bp长，编码147个氨基酸。最初1～3个外显子在t（3；8）断裂处着丝粒端与PTPRG5’末端之间，FRA3B区实际上包括整个FHIT位点，而最常见的断裂区域在外显子5两侧翼，内含子4，5中，跨越约200～300kb区域^[5]；HPV16整合处在外显子5’着丝粒端^[4]。

Ohta等^[1]用Northern印迹法分析FHIT mRNA发现在许多正常组织内FHIT都有低水平表达，包括心、脑、肺、脾、肾、小肠、卵巢、前列腺及外周血液等。FHIT基因的转录产物有两种，最常见的是1.1kb大小的产物，另一种5kb产物极少见，可能是一种不完全剪接的前体mRNA。

Ohta等^[1]用对FHIT mRNA编码的147个氨基酸进行了同源性分析，认为FHIT蛋白是HIT（histidine triad)蛋白家族中的一员。其109个核心氨基酸与酵母菌Schizosaccharomyces pombe 的Ap4A水解酶（diadenosine 5',5"-P¹,P⁴-teraphosphate hydrolase）有57个相同（52%），76个氨基酸相似（69%）。但是人类的Ap4A水解酶从结构上与FHIT蛋白无相似之处。Barnes等^[7]分析FHIT蛋白质结构与功能发现FHIT蛋白质是一种Ap3A水解酶（dinucleoside 5',5"-P³-triphosphate hydrolase），由两条16.8kDa的多肽链组成的二聚体。用位点诱变法（site-directed mutagenesis）把4个保守的氨基酸（H35，H94，H96，H98）分别变成天冬氨酸，后发现FHIT蛋白质的水解酶活性均降低，特别是H96的改变导致水解酶活性完全丧失。因此认为这4个氨基酸对保持FHIT蛋白质水解酶的功能是必需的，而位于三联组氨酸（H×H×H）中的H96起着关键的作用。Zn²⁺能特异性的结合该部位抑制水解的酶的活性。

FHIT蛋白质在体内的具体功能还不清楚。FHIT蛋白质水解酶活性丧失将导致Ap3A水平升高。Ap3A是ATP类似物，能抑制蛋白激酶的活性。因此Ap3A水平升高增强了生长信号传导途径，阻断抑制途径或凋亡通道导致肿瘤的产生。另外FHIT能作用于mRNA帽类似物，FHIT蛋白质脱帽功能的丧失也可能引起肿瘤的发生^[7]。

最近Siprashvili等^[8]把野生型及突变型FHIT基因分别转染到缺少FHIT的肿瘤细胞系中，发现FHIT基因异常并不能使细胞获得生长优势，而可能只是使细胞获得克隆扩增的选择优势（selectiue advantage for clonal expansion)。同时发现突变型FHIT（H96→Asn）编码的蛋白质无Ap3A水解酶活性，却同样能抑制肿瘤细胞在裸鼠体内的成瘤作用。因此认为FHIT蛋白质与其底物结合抑制肿瘤的产生可能比其水解酶活性更为重要。Pace等^[9]进一步分析突变型FHIT生化特性，认为FHIT通过Fhit-底物复合物产生抑癌作用，Fhit-底物复合物可能是一种信号物质。然而另外一个实验Otterson等^[10]把外源性FHIT基因转染到缺失FHIT的肿瘤细胞中也发现肿瘤细胞系的生长不受抑制，但并没有发现外源性FHIT基因能抑制HeLa细胞系的成瘤性。

2 FHIT基因与肿瘤

在肿瘤细胞中FHIT基因的异常主要表现为染色体的缺失、插入、重排，而极少出现点突变^[25]。在不同的实验室的研究中FHIT基因在肿瘤的作用中并不相同，可能与各实验室采用的方法及标本数目有关。

Ohta用巢式RT-PCR（nest RT-PCR)在各种肿瘤细胞系中发现FHIT异常转录产物，其频率为食管癌50%（5/10），胃癌55%（5/9），大肠癌38%（3/8）^[1]。对于大肠癌，Thiagalingan等^[12]用RT-PCR只发现有13%（4/31）的有肿瘤异常FHIT转录，明显低于前者，这表明前者用巢式RT-PCR可能会产生人为的误差，FHIT基因在大肠癌中并不起作用。FHIT异常发生率，在肺癌中各家的数据也不同，Sozzi等^[13]用巢式RT-PCR发现小细胞胸肺癌80%（11/14），非小细胞肺癌40%（18/45）有异常FHIT转录产物。Yanagisawa等^[14]用非巢式RT-PCR发现小细胞肺癌0%（0/17），非小细胞肺癌29%（7/24）存在FHIT异常转录产物。在乳腺癌中，Negrini等^[15]发现FHIT异常转录产物频率为20%（12/41）。在胰腺癌中，Simon等^[16]用巢式RT-PCR发现70%（10/14）出现异常转录产物，但Wang等^[17]用非巢式RT-PCR检测21个肿瘤细胞系，其中是8个是胰腺癌，大多数FHIT基因FHIT基因转录产物是正常的，极少异常转录产生出现，被认为与RNA剪接有关，只有13%（1/8）出现外显子5杂合性缺失，没有发现外显子的纯合性缺失。在肾癌中，Hadaczek等^[18]用RT-PCR在多数肿瘤中未发现异常FHIT转录，而超过50%（21/41）的肿瘤未检测到FHIT蛋白质，因此FHIT灭活可能发生在翻译或翻译后水平。

总之，目前对FHIT研究结果表明，FHIT基因异常存在肿瘤特异性，如前述与某些肿瘤发现密切相关，对另外一些肿瘤如肝癌^[19]，卵巢癌^[20]，白血病^[21]可能并不重要。用巢式RT-PCR与非巢式RT-PCR方法检测RNA的结果，仍有较大差异，有些人认为巢式RT-PCR容易产生人为的假阳性。

3 FHIT作为抑癌基因的争论

FHIT基因在肿瘤发生、演进中是否起作用，FHIT基因是否起抑癌基因的作用，以用FHIT基因缺失是否只是染色体不稳定的表现还存在许多争论。这主要与FHIT基因在肿瘤细胞中的独特的分子生物学特性以及FHIT蛋白质在正常细胞中功能不确定性有关。

FHIT基因被认为是抑癌基因是因为在其肿瘤细胞中有等位基因的丢失及基因内纯合子缺失，在肿瘤细胞中还常可见异常的转录产物。把外源性的FHIT基因转染到FHIT缺失的肿瘤细胞中能抑制肿瘤细胞在裸鼠体内的成瘤作用^[8]。

然而FHIT基因不同于经典的抑癌基因。经典的抑癌基因，如Rb，p53，p16基因的失活是一个等位基因缺失及另一个等位基因突变或无表达所致，而基因的失活最终导致肿瘤细胞因缺少正常的抑癌基因蛋白质。在大多数肿瘤中，FHIT基因只出现纯合子或半合子的缺失，只有极少数肿瘤可检测到点突变^{[1，13，22]}；在FHIT位点上两个等位基因缺失是相互独立，常存在不同区域上，因此FHIT基因异常在肿瘤细胞中表现是极为复杂的；另外在肿瘤细胞系中，常可同时检测到正常及异常的转录产物；在正常细胞中有时也可检测到异常的FHIT转录产生，如Fong等^[23]在气管、支气管、肺、肝、脑、骨骼肌等正常细胞中检测到变异的FHIT转录产物。Carapeti等^[21]发现在正常淋巴细胞中也存在异常转录产物，并发现在正常人中发现FHIT基因异常的比例要高于在白血病患者中的比例。

把FHIT基因作为抑癌基因还有另外一些可疑之处。FHIT基因纯合子缺失发生于FHIT基因的内含子上，特别是内含子4、5，即FRA3B区域，常不影响FHIT基因的外显子。如Wang等^[14]在来源于肾细胞癌、胰腺癌、卵巢癌的细胞系中只发现在FRA3B区95%（19/20）细胞系中至少有一个位点存在纯合性缺失，但FHIT基因只有25%（5/21）的外显子5，20%（4/21）外显子4出现杂合子缺失；Druck等发现FHIT基因还常出现不连续的缺失；此外在同一个细胞系中同时存在几种异常的FHIT基因的克隆株^[1]。

由于存在这些特殊之处，因此有些学者对FHIT基因在肿瘤中作用表示怀疑。Thiagalingam^[12]，Fong^[23]，Wang^[17]等认为3p14.2中存在FRA3B易使染色体内及染色体间