HSP90分子伴侣缓冲BRCA1基因有害变异的新机制及其在癌症治疗抵抗与发病延迟中的临床意义

《Molecular Cell》：HSP90 buffers deleterious genetic variations in BRCA1

本研究针对BRCA1基因突变致病性预测和临床表达异质性难题，发现分子伴侣HSP90能通过稳定突变型BRCA1蛋白缓冲其功能缺陷。研究人员通过degron介导的蛋白降解、细胞竞争实验及药物敏感性分析，证实HSP90缓冲的BRCA1突变体保留部分功能并导致PARP抑制剂耐药，而低剂量HSP90抑制剂可逆转该耐药现象。临床数据分析显示携带此类突变患者癌症发病延迟约10年，为精准治疗提供了新策略。

　　

在精准医疗时代，BRCA1基因作为最重要的遗传性肿瘤易感基因之一，其突变携带者的癌症风险评估和治疗策略选择仍面临重大挑战。尽管高通量功能检测技术不断发展，但遗传变异的表现却存在显著的条件依赖性——相同的BRCA1突变在不同个体中可能导致完全不同的临床结局，这种不完全外显率和可变表达性现象背后的机制一直困扰着研究人员。

蛋白质折叠分子伴侣热休克蛋白90（HSP90）在生物学中被认为是重要的缓冲机制，能够影响蛋白质稳定性并缓冲遗传变异。然而，HSP90缓冲在人类疾病中的临床意义，特别是在常见疾病如癌症中的作用尚未明确。由Brant Gracia和Georgios loannis Karras等人在《Molecular Cell》上发表的研究，首次系统揭示了HSP90如何缓冲BRCA1基因有害突变，并阐明了这一机制对癌症治疗和发病风险的深远影响。

研究人员通过degron介导的蛋白质降解系统，在HEK293A和CAL27细胞系中实现了内源性BRCA1蛋白的可诱导快速降解。利用Xential基因组编辑技术，他们在HBEGF位点表达了FLAG标记的全长BRCA1 cDNA转基因，建立了功能完整的BRCA1互补系统。通过细胞竞争实验、克隆形成生存分析和蛋白质稳定性检测等多种技术手段，系统评估了BRCA1-BRCT结构域突变的功能影响。

BRCA1-BRCT变异体的功能保留与分子伴侣结合特征

研究发现，中度结合分子伴侣的BRCA1-BRCT变异体能够保留与FANCJ、CtIP和Abraxas等关键DNA修复伙伴蛋白的相互作用。这些变异体在细胞生存和适应性方面表现出轻度亚形态表型，而强烈结合分子伴侣的变异体则功能完全丧失。通过LUMIER实验验证，131个BRCA1-BRCT变异体中，中度结合分子伴侣的变异体保持了显著的伙伴蛋白结合能力。

HSP90通过稳定突变蛋白缓冲BRCA1-BRCT突变

低剂量HSP90抑制剂（NVP-HSP990、STA-9090和PU-H71）处理特异性影响携带HSP90缓冲BRCA1突变细胞的生存和适应性，而对野生型细胞无显著影响。发热范围的温度（39°C）重现了HSP90抑制的效果，证实了环境敏感性。环己酰亚胺（CHX）追踪实验显示，HSP90缓冲的突变体（A1708V和L1705R）在HSP90抑制条件下蛋白稳定性显著降低，而野生型BRCA1保持稳定。

分子伴侣结合模式预测HSP90缓冲能力

基于机器学习算法，研究人员建立了预测模型，发现HSP90缓冲的突变遍布整个BRCT结构域，且显著富集在pSXXF结合裂隙附近。这些突变主要位于结构核心区域，与任何二级结构无特异性关联。实验验证了六个预测的HSP90缓冲突变（S1655F、D1692H、R1699W、V1736A、P1749S和M1783T），其中四个支持细胞适应性，且在HSP90应激条件下敏感性增加。

HSP90缓冲改变BRCA1变异的临床表现

HSP90缓冲的BRCA1突变赋予癌细胞对PARP抑制剂奥拉帕利（olaparib）的耐药性，而低剂量HSP90抑制剂与PARP抑制剂联合使用可特异性杀伤携带此类突变的癌细胞。临床数据分析表明，HSP90缓冲的BRCA1-BRCT错义突变占已知人类突变的18%，在普通人群中较为常见。携带此类突变的患者乳腺癌发病年龄比非缓冲突变携带者延迟约10年，但致病性相似。

该研究首次将HSP90缓冲的临床意义扩展至BRCA1这一常见变异类型，揭示了HSP90在治疗抵抗和癌症易感性中的重要作用。研究发现HSP90缓冲的BRCA1变异体具有功能上的环境敏感性，对发热和低剂量HSP90抑制剂高度敏感，这为患者分层和联合治疗提供了新思路。结构特征分析表明HSP90能够缓冲整个BRCT结构域的多种突变，显示出其缓冲蛋白折叠突变的高度 versatility。

研究局限性包括尚未明确HSP90缓冲与特定结构元素的一般性原则关联，以及细胞表型可能不完全反映癌症驱动机制。然而，基于人类群体数据的关联分析表明，BRCA1变异体的分子伴侣结合为携带者的癌症风险预测提供了有前景的代理指标。

这项开创性工作不仅揭示了HSP90缓冲在人类遗传病中的普遍意义，还为改善PARP抑制剂疗效、开发包含低剂量HSP90抑制的联合疗法提供了理论依据。通过识别HSP90缓冲的等位基因，有望实现癌症患者的精准分层，为遗传性乳腺癌综合征的预防和管理带来新模式。