ABCG2基因单核苷酸多态性研究进展
【摘要】 ABCG2 是一种ATP结合转运蛋白，在人的正常细胞和肿瘤组织中均有表达，具有抑制消化道吸收某些外源性物质，参与形成血脑、胎血屏障等生理功能。同时ABCG2也是新的药物排出泵，是肿瘤多药耐药的重要机制之一。ABCG2基因的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)可能影响ABCG2蛋白的表达与功能，与疾病的易感性及药动学等相关。ABCG2单核苷酸多态性的研究成为新的研究热点，本文就近年来国内外关于ABCG2基因SNP的研究进行综述。
【关键词】 ABCG2基因;单核苷酸多态性
AbstractABCG2 protein is one of the ATP-binding transporters expressed in human normal cells and tumor tissues,ABCG2 can inhibit the gastrointestinal absorption of which can be exogenous substances,involved in many physiological functions such as the formation of the blood-brain and placental-blood barrier. ABCG2 is a new drug efflux pump as well. It is one cause of multidrug resistance. ABCG2 gene single nucleotide polymorphism may affect the expression and function of ABCG2 protein. ABCG2 gene SNP is associated with disease susceptibility and pharmacokinetics. Single nucleotide polymorphism of ABCG2 is becoming a new hotspot. Domestic and international research on the ABCG2 gene SNP is reviewed in this paper.
Key words:ABCG2 gene;single nucleotide polymorphism
1998 年Doyle等[1]首先在乳腺癌细胞株MCF-7/AdrVp 中检测到一种跨膜转运蛋白，称为乳腺癌耐药蛋白(breast cancer resistance protein，BCRP)，系统发育分析该基因为ABC转运蛋白超家族(ATP-binding cassette transporter superfamily,ABC transporter superfamily)G亚家族第2成员，命名为ABCG2。ABCG2定位于细胞膜，在正常组织中分布广泛，主要分布于具有分泌和排泄功能的组织如胎盘合体滋养层、小肠和结肠上皮、肝脏小管膜、胆小管膜、乳腺小叶及血管内皮细胞中。人类ABCG2基因位于4q22～23，编码655个氨基酸残基。ABCG2全长66 kb，由16个外显子和15个内含子组成，外显子为60～332 bp不等。ABCG2在人体内承担着一定的生理功能，如维持细胞稳态、血脑屏障、胎血屏障等，同时与疾病的易感性及药动学等相关。
单核苷酸多态(single nucleotide polymorphisms,SNP)是指基因组水平上由单个核苷酸变异引起的DNA序列多态性，它是人类遗传变异中最常见的一种，占所有已知多态性的90%以上。作为“第三代DNA遗传标记”的单核苷酸多态性标记具有位点丰富、具代表性、遗传稳定性和分析自动化的等特点，是研究药物基因组学的分子基础。研究单核苷酸多态性有助于解释个体的表型差异、不同群体和个体对疾病，特别是对复杂疾病的易感性以及对各种药物的耐受性和对环境因素反应的差异。单核苷酸多态性可应用于分子遗传标记，分子标记诊断，在流行病学调查中的高危人群筛查，以及进行患病危险程度评价。
近年来，一些研究资料显示，ABCG2基因单核苷酸多态性可能与ABCG2的表达水平和功能有着不可忽视的作用，此外ABCG2基因单核苷酸多态性与耐药性也有着重大关联。因此，ABCG2基因的单核苷酸多态性的研究引起了研究者的极大关注，本文从ABCG2基因单核苷酸多态性的分布、对蛋白表达和功能的影响以及与肿瘤等疾病相关性的研究进展进行综述。
1ABCG2基因的SNPs及其分布
目前已发现ABCG2基因有40多个SNPs，其中最为常见的3个ABCG2基因SNPs分别是C421A、G34A以及C376T。C421A是由ABCG2第5个外显子的421位点碱基改变引起的，这个SNP导致其编码的多肽141位谷氨酰胺变为赖氨酸(Q141K);G34A位于ABCG2基因第2外显子上，引起12位的缬氨酸变为甲硫氨酸 (V12M)，野生型和变异型氨基酸均不带电荷，呈疏水性，位于ABCG2 N端细胞内区域;ABCG2基因里的另一个单核苷酸多态是C376T(Q126stop)，造成终止密码子代替126位的谷氨酰胺。表1为已报道的ABCG2基因编码区SNPs。表1ABCG2基因编码区单核苷酸多态研究者们已经对东亚人群、高加索人群以及非洲人群的ABCG2 SNPs做了相关的研究，发现ABCG2 SNPs的分布在不同人群中有显著的差异(表2)。C421A在所检测的人群中均可检测得到，A等位基因的发生频率在中国人群中高达29.0%~34.2%，日本人群为30.4%~35.5%，高加索人群为8.7%~11.9%，非洲人群中最为罕见，只有09%~53%;G34A多态性也分布于多种人群中，在瑞典人群中发生率仅为1.7%，而在越南人群中发生率高达36.0%，ABCG2基因的另一常见SNP(C376T)，仅在东亚人群可检测发现，发生频率为0.4%~1.9%。
2ABCG2基因SNPs对ABCG2蛋白表达及功能的影响
多项研究报道ABCG2基因单核苷酸多态性影响ABCG2蛋白的表达水平。Imai等[10]对124名日本健康志愿者的血样作DNA分析，显示C421A导致ABCG2表达水平下降;Furukawa等[11]用野生型和C421A重组Flp-In-293细胞研究ABCG2表达水平，结果显示C421A表达水平约为野生型的50%，但是mRNA水平相同;Kobayashi等[8]也得出了相似的结果，并进一步证实ABCG2蛋白水平的差异由转录后调节而非ABCG2 mRNA水平变化所引起。Poonkuzhali等[12]研究发现，具有G34A单核苷酸多态性的西班牙人ABCG2 mRNA的水平明显降低。Tamura等[13]在研究中创建了7个ABCG2 SNPs(V12M、Q141K、F208S、S248P、F431L、S441N、F489L)重组Flp-in-293细胞，其中F208S、S441N的表达水平下降最为明显;Poonkuzhali等[12]对ABCG2启动子和内含子1单核苷酸多态性进行研究，结果显示15622C>T携带者ABCG2表达水平较低，12283T>C、16702C>T与肝脏ABCG2高表达相关，1143G>A与小肠的低表达相关，15994C>T启动子SNP显著提高BCRP的表达水平。ABCG2基因C376T SNP虽然发生频率较低,但由于376T等位基因不表达ABCG2，因此C376T对ABCG2功能有重要影响。
ABCG2单核苷酸多态性还可能与ABCG2蛋白的转运活性、膜定位、底物活性等功能有关。Kondo等[14]用含有7个SNPs(V12M、Q141K、A149P、R163K、Q166E、P269S、S441N)和野生型的cDNA质粒转染LLC-PK1细胞，发现S441N对ABCG2蛋白的膜定位有影响，S441N表现为ABCG2定位于细胞内，其余六个SNPs及野生型ABCG2均
定位于顶膜。用重组腺病毒感染HEK293细胞确定ABCG2表达水平和转运活性，发现这7个SNPs对脱氢表雄酮、甲氨蝶呤、多环芳烃等转运活性与野生无异;Tamura等[13]研究证明F208S、S441N可能会影响蛋白的稳定性，并且F208S、S248P、F431L、S441N、F489L多态对SN-38、二羟蒽二酮、阿霉素、柔红霉素和依托泊苷的转运活性明显低于野生型;Lee等[3]在韩国人群ABCG2基因多态研究中发现，携带P269S多态者与野生型相比ABCG2蛋白对底物的活性下降了35%~40%，同时还证明ABCG2蛋白对底物活性下降与ATP酶抑制没有关系;Mizuarai等[6]发现导入421A的SF9细胞ATP活性比野生型下降1.3倍。表2ABCG2单核苷酸多态性位点在不同人群的分布