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乳腺癌的发生是遗传因素和环境因素共同作用的结果。既往研究提示参与DNA双链断裂修复相关基因的遗传变异与乳腺癌的发生易感密切相关。XRCC4作为非同源末端连接修复(NHEJ)通路的主要成员在参与DNA损伤修复和维持基因组的稳定性中发挥重要作用。本课题主要研究XRCC4基因遗传变异与乳腺癌各分子亚型发生易感的关系以及内在分子生物学机制。我们将XRCC4作为乳腺癌易感候选基因,在第Ⅰ期(562病例vs.504对照)病例对照研究中对XRCC4进行SNP分型,结果显示XRCC4基因上单核苷酸多态位点(SNP)rs3734091在隐性模型下(rs3734091-TT型)与乳腺癌的发生显著相关(P=0.022)。第1I期基于社区健康人群的病例对照研究(1202病例vs.1119对照)进一步验证了初期结果,两期研究(n=3387)合并后rs3734091在隐性模型下与乳腺癌发生的相关性更加显著(OR=3.92,P=0.007)。进一步通过亚组分析,我们发现rs3734091位点与三阴性乳腺癌(TNBC)的发生显著相关(OR=18.65,P<0.0001),但不显著增加luminal型和HER2+乳腺癌发生风险。rs3734091位点野生型核苷酸G改变为T将导致位于XRCC4第247位的丙氨酸错意突变为丝氨酸(p.Ala247Ser, XRCC4A247S)。利用序列比对方法,我们发现XRCC4A247S比邻XRCC4基因的保守核定位序列(NLS),基于此,我们推测XRCC4A247S可能会对XRCC4蛋白入核造成影响。通过免疫荧光和免疫组化我们分别在细胞水平和组织水平发现纯合XRCC4A247S能造成部分XRCC4蛋白入核障碍,导致异常胞浆定位；而杂合型XRCC4A247S依然能够进入细胞核。进一步研究揭示了野生型XRCC4能够以杂合形式协助XRCC4A247S入核。接下来,我们着重研究了XRCC4A247S造成的功能学改变。彗星实验和克隆形成实验均提示XRCC4A247S造成XRCC4参与的DNA损伤修复能力明显下降,并且野生型XRCC4能够逆转XRCC4A247S放疗敏感性。最后,我们通过染色体核型分析观察到XRCC4A247S明显增加细胞中异常染色体的数目(包括染色体断裂、着丝点易位融合等),提示XRCC4A247S造成的DNA损伤修复缺陷导致受损遗传物质的累积并最终造成基因组的不稳定,增加个体恶性肿瘤发生的风险。综上所述,本研究从病例对照研究入手,在分子水平上解释了rs3734091位点在隐性模型下具有潜在致病性的可能机制,提示XRCC4基因的遗传变异能够导致汉族女性乳腺癌发生易感的差异。