郭慶，饒秋，周志毅

0 引言

染色質(zhì)重構(gòu)是基因表達動態(tài)調(diào)控的重要機制之一，主要由不同的蛋白質(zhì)/蛋白質(zhì)復(fù)合物完成[1]。SWI/SNF復(fù)合物是首次在酵母中發(fā)現(xiàn)的影響交配型轉(zhuǎn)換的基因復(fù)合物之一，轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子等蛋白將SWI/SNF復(fù)合物募集到DNA區(qū)域，沿DNA移動并通過變構(gòu)核小體修改DNA的可訪問性或可及性（重塑染色質(zhì)），通過轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子與暴露DNA的結(jié)合實現(xiàn)基因表達調(diào)控（抑制或者激活）。其亞基基因在20%以上的惡性腫瘤中發(fā)生突變[2]。

1 SWI/SNF復(fù)合物及其功能

哺乳動物SWI/SNF復(fù)合物由多個亞基組成，包括兩個催化亞基BRM/SMARCA2和BRG1/SMARCA4，以及一組稱為BRG1/BRM相關(guān)因子的蛋白質(zhì)（是SWI/SNF復(fù)合物與DNA或蛋白質(zhì)結(jié)合所必需的亞基）[2]。SWI/SNF復(fù)合物主要包含兩類：BRG1/BRM相關(guān)因子復(fù)合物（BRG1/BRM associated factor, BAF）及多溴相關(guān)BAF復(fù)合物（polybromo-associated BAF, PBAF）。BAF及PBAF均包括三個核心亞基（SMARCB1、SMARCC1及SMARCC 2），輔助調(diào)節(jié)亞基存在差異，BAF主要包括ARID1A/1B、DPF1/2/3、SS18、SMARCE1、SMARCD1/D2/D3、ACTL6A及BRD9，PBAF主要包括ARID2、PBRM1、PHF10、SMARCE1、SMARCD1/D2/D3、ACTL6A及BRD7。SMARCA2及SMARCA4含有6個保守結(jié)構(gòu)域：QLQ結(jié)構(gòu)域、富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域、小解旋酶/SANT相關(guān)結(jié)構(gòu)域、DNA依賴性ATP酶結(jié)構(gòu)域、視網(wǎng)膜母細胞瘤（RB）結(jié)合結(jié)構(gòu)域（LxCxE）和Bromo結(jié)構(gòu)域。Bromo結(jié)構(gòu)域與乙?；M蛋白相互作用，參與SWI/SNF復(fù)合物與DNA的結(jié)合和穩(wěn)定性。LxCxE結(jié)構(gòu)域與RB腫瘤抑制基因家族的成員結(jié)合，而QLQ結(jié)構(gòu)域與蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用有關(guān)。最后，解旋酶和DExDc結(jié)構(gòu)域分離DNA雙鏈，需ATP水解[3]。但這兩種ATP水解酶在功能上存在顯著差別，并不能彼此彌補。INI 1/SMARCB 1、BAF 155/SMARCC1和BAF170/SMARCC2稱為“核心亞基”，其對于SMARCA2或SMARCA4的ATP依賴染色質(zhì)重塑活性是必需的，主要參與雙鏈斷裂和核苷酸切除修復(fù)。SWI/SNF復(fù)合物還有7～10個輔助調(diào)節(jié)亞基，靶向特定的DNA或基因位點，負責(zé)不同復(fù)合物靶向的特異性基因組。BAF復(fù)合物包含ARID1A/B，PBAF復(fù)合物包含PBRM1、ARID2、BRD7和PHF10[4]。其含有與DNA或組蛋白相互作用所需的特定結(jié)構(gòu)域（溴結(jié)構(gòu)域、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、ARID及Zing finger等）[2-4]。

SWI/SNF亞基不僅與啟動子結(jié)合，而且與其他調(diào)控區(qū)域（如增強子和DNA復(fù)制起始區(qū)）緊密結(jié)合。此外，SWI/SNF可結(jié)合/共沉淀許多蛋白質(zhì)，在細胞周期、細胞骨架和染色體組織等過程中發(fā)揮作用[3]。表明SWI/SNF復(fù)合物的功能比單純的轉(zhuǎn)錄調(diào)控更為廣泛。

2 SWI/SNF復(fù)合物亞基變異在腫瘤中的作用

現(xiàn)針對各個SWI/SNF復(fù)合物亞基變異進行分析，見表1[3,5]。

2.1 催化亞基

SMARCA2和SMARCA4雖同為SWI/SNF的ATP水解酶，但兩者在惡性腫瘤中的突變譜明顯不同。SMARCA4和SMARCA2在結(jié)直腸癌、漿液性卵巢癌、胰腺癌、肝細胞癌、肺癌和乳腺癌、膠質(zhì)瘤、黑色素瘤和鱗狀細胞癌中均有不同頻率的突變，在卵巢透明細胞癌、腎癌、血液系統(tǒng)腫瘤和髓母細胞瘤中存在SMARCA4突變但無SMARCA2突變[5-6]，大多數(shù)突變位于解旋酶催化結(jié)構(gòu)域。SMARCA4是繼ARID1A之后惡性腫瘤中第二頻繁突變的SWI/SNF基因，其作用比SMARCA2更重要。

在卵巢高鈣血癥型小細胞癌（small cell carcinoma of the ovary, SCCOHT）中均有SMARCA2蛋白缺失[7]，常發(fā)生表觀基因改變。SMARCA2缺失可發(fā)生在橫紋肌樣瘤、乳腺癌、肺癌、食道癌、膀胱癌、胃癌和卵巢癌中[7-8]。SMARCA2突變非常罕見，但可見于腺樣囊性癌（5%）[9]。SMARCA4和SMARCA2是SWI/SNF的相對互斥亞基，在SMARCA4缺陷腫瘤中，SMARCA2上調(diào)，可補充SMARCA4的功能丟失[4]。但在SCCOHT和SMARCA4缺陷性胸部肉瘤（SMARCA4-deficient thoracic sarcomas, SMARCA4-DTS）中SMARCA4和SMARCA2表達同時丟失[10]，與在其他SMARCA4缺陷腫瘤中的合成致死關(guān)系不同。

在SCCOHT中均有SMARCA4基因突變。SCCOHT是雙等位SMARCA4失活突變（包括截短、移碼或缺失），近一半的SCOOHT在種系細胞中檢測出SMARCA4突變，并可能表現(xiàn)為橫紋肌樣瘤易感性綜合征[11]。 SMARCA4-DTS也與重復(fù)性SMARCA4突變相關(guān)，導(dǎo)致SMARCA4功能喪失[12]。

催化亞基突變也出現(xiàn)在胃腸道低分化癌（undifferentiated gastrointestinal carcinoma, UGC）中，包括：結(jié)腸、小腸、胃和遠端食道，主要顯示SMARCB1或SMARCA4失活，也有SMARCA2和ARID1A改變。SMARCA2和SMARCB1是UGC中最常見的SWI/SNF突變亞基（分別為77%和50%）。所有SMARCB1突變的病例也有SMARCA2突變，而SMARCA2和SMARCA4突變相互排斥， SMARCB1和SMARCA4之間也是如此[3]。

2.2 核心亞基

SMARCB1幾乎在所有惡性橫紋肌樣腫瘤（malignant rhabdoid tumor, MRT）中都存在基因缺失或截短突變，是MRT中唯一的重復(fù)性遺傳異常[13]。在家族性神經(jīng)瘤病和腦膜瘤中有SMARCB1雙等位基因丟失。80%以上的上皮樣腫瘤中也存在SMARCB1蛋白丟失（主要因純合子缺失）。而其他兩個核心亞基（SMARCC1和SMARCC2）卻鮮有突變[5]。

在MRT中，SMARCB1缺失增加了多梳抑制復(fù)合物2（polycomb repressive complex 2, PRC2）亞基EZH2的豐度，EZH2高表達使PRC2不能被置換，導(dǎo)致DNA甲基化，從而抑制腫瘤抑制基因CDKN2A，導(dǎo)致增殖增加[14]。

在腎髓質(zhì)癌[15]中存在不平衡易位后的SMARCB1截短。SMARCB1功能喪失可誘導(dǎo)細胞周期蛋白D1，導(dǎo)致細胞周期的G1期細胞增殖。SMARCB1缺陷約占鼻竇癌的10%[16]。與MRT一樣，其基因組高度穩(wěn)定，表明SMARCB1丟失可能是其發(fā)生的驅(qū)動因素。低分化小兒脊索瘤存在由染色體22q11缺失引起的SMARCB1缺失[17]。

2.3 輔助調(diào)節(jié)亞基

在家族性脊膜瘤中，SMARCE1雜合突變并完全丟失，并與透明細胞組織學(xué)形態(tài)相關(guān)[18]，更具侵襲性，較易擴散轉(zhuǎn)移，可能與SMARCE1作用于類固醇激素反應(yīng)有關(guān)[19]。在透明細胞腎癌(約40%)、上皮樣肉瘤（約83%）和膽管癌（約32%）中存在PBRM1失活突變或缺失。14%的HCV相關(guān)肝細胞肝癌、小部分惡性黑色素細胞瘤和肺癌有ARID2失活突變[5]。

表1 SWI/SNF復(fù)合物亞基在惡性腫瘤中的變異情況Table1 Abnormality of SWI/SNF complex subunits in malignant tumors

ARID1A是腫瘤中突變頻率最高的SWI/SNF基因，一項約3 000份腫瘤標(biāo)本的大型研究發(fā)現(xiàn)，其在10%以上的腫瘤中存在丟失：胃癌（14%）、間變性甲狀腺癌（14%）、低級別和高級別子宮內(nèi)膜樣癌（分別占29%和39%）、子宮癌（漿液癌18%、癌肉瘤14%）[5]。并在肝細胞癌[20]、肺腺癌[21]、膀胱癌[22]或膽管癌[23]中存在突變。約50%的卵巢透明細胞癌及近40%的子宮內(nèi)膜癌存在ARID1A突變，其也與良性子宮內(nèi)膜異位癥癌變相關(guān)[24]。 ARID1A在腫瘤中常發(fā)生截短突變，導(dǎo)致C末端結(jié)合區(qū)的缺失，破壞復(fù)合物的組合。ARID1A丟失并不能通過ARID1B的表達增多加以補償，且在大多數(shù)腫瘤中ARID1B表達比ARID1A更低[25]。

SMARCC2突變很罕見，但可見于微衛(wèi)星不穩(wěn)定的胃癌和結(jié)直腸癌[26]。 SKARCC2外顯子8的重復(fù)序列是移碼突變的熱點，分別存在于胃癌（9%）和結(jié)直腸癌（15%）中。該突變產(chǎn)生終止密碼子，導(dǎo)致SMARCC2的功能喪失。

2.4 滑膜肉瘤SS18移位

SS18首先在滑膜肉瘤（synovial sarcoma, SS）中被鑒定，t（X； 18）（p11.2； q11.2）易位引起18號染色體上的SS18與X染色體上的SSX1、SSX2或SSX4融合[27]，導(dǎo)致SS18 C末端與SSX蛋白的78個C末端氨基酸融合。SS18-SSX融合蛋白與正常SS18亞基競爭結(jié)合到SWI/SNF復(fù)合物中?？赡苡捎谌诤系鞍左w積較大，SMARCB1亞基從滑膜肉瘤BAF（ssBAF）復(fù)合物中被置換。通常，SMARCB1被排出及降解導(dǎo)致功能喪失，然而，SW1/SNF復(fù)合物中的SS18-SSX進入整合導(dǎo)致復(fù)合物功能增強，即染色質(zhì)占據(jù)能力增強和PRC被強力驅(qū)逐置換。融合蛋白的SSX與特定DNA位點結(jié)合可導(dǎo)致ssBAF定向到其他的基因組位點[28]，激活SOX2致癌基因。該機制使SWI/SNF復(fù)合物具有了致癌活性。

3 其他SWI/SNF相關(guān)腫瘤發(fā)生機制

SWI/SNF復(fù)合物可通過與長鏈非編碼RNA（lncRNA）相互作用參與腫瘤發(fā)生。其機制是：lncRNA直接與SWI/SNF復(fù)合物相互作用，拮抗其活性，或使SWI/SNF復(fù)合物在某些特定位點募集[29]，促使腫瘤發(fā)生。

最近研究成果包括：（1）發(fā)現(xiàn)SWI/SNF復(fù)合物在譜系特異性基因增強子調(diào)節(jié)中的作用[30]。SWI/SNF復(fù)合物直接與p300組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶結(jié)合，從而調(diào)節(jié)靶基因上H3K27Ac（組蛋白H3K27乙酰化）的活性。這種SWI/SNF調(diào)節(jié)在典型的遠端增強子中顯示出強活性，主要參與分化和發(fā)育的基因。提示SWI/SNF亞基缺失（如SMARCB1、ARID1A）可通過該途徑誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生；（2）如前所述，SWI/SNF復(fù)合物（如SMARCB1）與PRC2的EZH2之間存在特異性拮抗關(guān)系，多梳復(fù)合物是SWI/SNF的關(guān)鍵非核小體底物。EZH2負責(zé)組蛋白H3第27位賴氨酸的三甲基化，這是與基因組轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān)的標(biāo)記[14]。

4 SWI/SNF復(fù)合物亞基驅(qū)動相關(guān)腫瘤的新型治療策略探討

在臨床上，對異常缺失的基因產(chǎn)物進行恢復(fù)很難實現(xiàn)，因此，對于基因表達缺失驅(qū)動腫瘤的治療仍然存在很大的挑戰(zhàn)。但SWI/SNF亞基異常與其他致癌基因異常共同發(fā)生，因此，利用特異性的合成致死關(guān)系是其治療的有效途徑。合成致死關(guān)系是導(dǎo)致細胞適應(yīng)性喪失的兩種遺傳事件（如突變）的組合，即兩者同時發(fā)生將會導(dǎo)致細胞死亡。目前，對于SWI/SNF復(fù)合物亞基之間或SWI/SNF亞基缺失與異常激活的致癌信號途徑之間的合成致死關(guān)系已經(jīng)成為精準治療的熱門領(lǐng)域。目前主要如下。

4.1 SWI/SNF復(fù)合物旁系同源亞基內(nèi)部之間

SWI/SNF亞基缺失腫瘤會表現(xiàn)出對其他旁系同源亞基獨特的強依賴性，以維持其增殖適應(yīng)性。如SMARCA4-SMARCA2及ARID1AARID1B。在SMARCA4缺陷非小細胞肺癌（NSCLC）細胞系中，RNAi文庫合成致死篩選發(fā)現(xiàn)，SMARCA2為癌細胞系增殖所需的最強合成致死依賴性亞基[31]。可使用靶生物分子的配體依賴性蛋白質(zhì)降解技術(shù)特異性降解亞基，直接靶向SWI/SNF ATP酶和溴結(jié)構(gòu)域[32]。

4.2 SMARCB1表達缺失和EZH2抑制

SMARCB1表達缺失和PRC2抑制之間存在合成致死關(guān)系，EZH2是PRC2的催化亞基。小分子介導(dǎo)EZH2抑制的臨床前研究已在SMARCB1缺陷腫瘤中得到驗證[33]。而且，特異性EZH2抑制小分子還可與其他關(guān)鍵效應(yīng)信號抑制劑組合使用，以提高效果，如溴結(jié)構(gòu)域或SHH信號抑制劑[32]。

4.3 SWI/SNF亞基缺失與其他下游依賴性信號通路

在SWI/SNF亞基缺失腫瘤中，發(fā)現(xiàn)了多個其他下游依賴性信號通路的合成致死關(guān)系靶標(biāo)，如YES1[34]、PARP[35]、ATR[36]、PIK3CA[37]、KRAS[38]、BRAF[3]、Topo Ⅱ[39]及細胞周期蛋白D1[40]等。

SWI/SNF復(fù)合物與DNA損傷修復(fù)有關(guān)。SWI/SNF亞基缺失癌細胞對DNA修復(fù)途徑抑制劑的易感性增強。PIK3/AKT途徑在該領(lǐng)域具有重要意義。基于shRNA的篩選研究發(fā)現(xiàn)，PIK3CA（p110）和PIK3R2（p85）的兩個催化亞基在ARID1A缺陷癌細胞中顯示很高的脆弱性。抑制PIK3途徑藥物可能是易實現(xiàn)的臨床選擇。事實上，一些針對PIK3/AKT途徑節(jié)點的制劑已快速轉(zhuǎn)向FDA批準[41]。SMARCA4表達缺失與對拓撲異構(gòu)酶Ⅱ抑制劑的耐受性相關(guān)，EZH2抑制劑與依托泊苷（一種拓撲異構(gòu)酶Ⅱ（Topo Ⅱ）抑制劑）在SMARCA4缺失腫瘤中具有協(xié)同抗腫瘤作用[42]。SMARCB1失活可導(dǎo)致細胞周期蛋白D1上調(diào)。目前一種細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）4/6抑制劑ribociclib（LEE011）正在進行階段1/2臨床試驗[40]。

4.4 其他

目前，針對滑膜肉瘤中致癌性SS18-SSX特異性降解或針對SS18-SSX的合成致死關(guān)系的治療途徑還在研究中。此外，SWI/SNF亞基還可作為治療反應(yīng)的預(yù)測因子。如類固醇治療對小兒急性淋巴細胞白血病的反應(yīng)與3個SWI/SNF亞基（SMARCB1、SMARCA4、ARID1A）的表達水平相關(guān)：低表達與較高的治療反應(yīng)相關(guān)[43]。SMARCE1表達可用作卵巢癌和肺癌藥物反應(yīng)的標(biāo)志物：卵巢癌對順鉑、多柔比星和5-氟尿嘧啶的敏感度可能與低SMARCE1表達有關(guān)[44]，低SMARCE1表達也與非小細胞肺癌的MET和ALK抑制劑耐藥相關(guān)[45]。

5 總結(jié)

SWI/SNF復(fù)合物在細胞信號調(diào)控等多個方面發(fā)揮了重要作用，并且，其亞基異常涉及較多惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展，因此，對其復(fù)雜的作用機制及臨床應(yīng)用開發(fā)研究很有意義，如進一步研究SWI/SNF復(fù)合物異常對惡性腫瘤預(yù)后的影響、其表達缺失的具體機制（如SNP、插入缺失、拷貝數(shù)變異、體細胞DNA突變、甲基化/染色質(zhì)結(jié)構(gòu)/基因表達水平）及致癌機制（包括單個及多個亞基），基因組學(xué)時代的來臨也使系統(tǒng)研究SWI/SNF復(fù)合物異常涉及的信號通路、合成致死篩選及具體機制成為可能，從而為此類腫瘤的靶向精準治療帶來希望。