MicroRNA在前列腺癌方面的研究進展

黃益玲 黃利鳴 (三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室，湖北 宜昌 443002)

MicroRNA在前列腺癌方面的研究進展

黃益玲 黃利鳴 (三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室，湖北 宜昌 443002)

microRNA(miRNA);前列腺癌

有關(guān)RNA的研究連續(xù)幾年被國際分子生物學(xué)頂尖級雜志Cell、Nature和Science列為“十大科技突破之一”，其中最引人注目的是microRNA(miRNA)。miRNA是存在于真核細胞中具有進化保守性的一族非編碼小片段RNA，為18～24 bp大小，通過與靶基因3'端mRNA的堿基互補配對來影響mRNA的穩(wěn)定性或抑制其翻譯，實現(xiàn)對蛋白表達的調(diào)控〔1〕。miRNA是極為重要的一種基因調(diào)控物質(zhì)，調(diào)控大約30%人類基因的轉(zhuǎn)錄〔2〕，控制著細胞的分化、增殖和程序性細胞死亡等多種重要生理過程〔3〕，它在生物的發(fā)育時序調(diào)控和疾病的發(fā)生中起到非常重要的作用。

1 miRNA基本概況

1.1 miRNA的發(fā)現(xiàn) 1993年Lee等〔4〕在對秀麗新小桿線蟲(C-elegans)進行突變體的遺傳分析中首次發(fā)現(xiàn)非編碼蛋白質(zhì)能時序調(diào)控其胚胎后期發(fā)育基因表達的RNA:Lin-4。2000年Reinhart等〔5〕在線蟲中發(fā)現(xiàn)了另一種重要的具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)作用miRNA:let-7。到2005年為止在人類已發(fā)現(xiàn)有326個miRNA基因〔6〕，計算機預(yù)測可能會超過1 000個。miRNA基因以單拷貝、多拷貝或基因簇等多種形式存在于基因組中，且絕大部分定位于基因間隔區(qū)，其轉(zhuǎn)錄獨立于其他基因，并不翻譯成蛋白質(zhì)。

1.2 miRNA的形成 miRNA是由其編碼基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和剪切等多步加工過程形成的〔7〕。最初，miRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用下轉(zhuǎn)錄成長約1 kb的微小RNA最初前體(pri-miRNA)，pri-miRNA被 RNaseⅢ結(jié)構(gòu)域蛋白 Drosha切割為長約70 bp具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的微小RNA前體(pre-miRNA)。隨后，premiRNA通過輸出蛋白(Exportin)-5在消耗鳥苷三磷酸的方式下由細胞核運輸?shù)郊毎|(zhì)。在細胞質(zhì)里，微小RNA前體被RNaseⅢ結(jié)構(gòu)域蛋白Dicer切割為成熟的長18～24 bp的微小RNA。

1.3 miRNA的生物學(xué)功能 成熟的miRNA通過形成RNA介導(dǎo)的沉默復(fù)合體來切割靶基因的mRNA或者抑制靶基因的翻譯。這種切割或抑制過程是通過微小RNA的2～7或2～8位核苷酸與靶基因mRNA的3'端非翻譯區(qū)的堿基配對來實現(xiàn)的。單個miRNA可以和幾個不同的mRNA結(jié)合，一種mRNA也可以由多個miRNA調(diào)控，構(gòu)成一個精細的基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

miRNA的生物學(xué)調(diào)節(jié)作用決定于而RNA和mRNA之間互補配對的程度〔8〕:如果miRNA和 mRNA之間互補完全配對，mRNA將被RISC完全水解切斷，如果miRNA和mRNA之間互補配對不完全，則只會影響mRNA的翻譯，mRNA不會完全被降解，miRNA和mRNA之間相互作用的具體機制目前仍不十分清楚。

2 miRNA與前列腺癌

前列腺癌的發(fā)病率在西方國家居于男性惡性腫瘤的首位，死亡率也僅次于肺癌而排在第二位。miRNA從轉(zhuǎn)錄到生成以及與靶基因的作用中，任何環(huán)節(jié)的失常都可以引起包括腫瘤在內(nèi)的各種疾病的發(fā)生。因此，miRNA與前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后存在著密切的聯(lián)系。

2.1 miRNA與前列腺癌的表觀遺傳學(xué)調(diào)控

2.1.1 miR-101 MiR-101在37.5%的原發(fā)性前列腺癌和66.7%的前列腺轉(zhuǎn)移癌中表達下調(diào)或缺失〔9〕，在DU145細胞中高表達MiR-101可抑制細胞增殖并明顯抑制其侵襲潛能，EZH2(enhancer of zeste homolog 2)是MiR-101調(diào)節(jié)的靶標(biāo)，EZH2可甲基化組蛋白H3的賴氨酸，導(dǎo)致其基因表達沉默〔10〕。

2.1.2 miR-449 miR-449在前列腺癌中下調(diào)，其靶標(biāo)分子是組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDACs)，HDACs通過去除組蛋白的乙?；鶊F使染色質(zhì)濃縮從而阻止轉(zhuǎn)錄，HDAC1在70%的前列腺癌中表達上調(diào)〔11〕。miR-449表達下降后會使HDAC1表達增加從而進啟動下游的表觀遺傳學(xué)沉默〔12〕。

2.2 miRNA與前列腺癌的發(fā)生

2.2.1 miR-34 miR-34的表達能夠被DNA損傷和致癌劑以P53依賴的方式誘導(dǎo)，miR-34在激素抵抗性、P53缺乏的前列腺癌細胞PC3、DU145中表達下調(diào)，在PC3細胞中過表達miR-34會抑制細胞生長并緩解其對喜樹堿的抵抗〔12〕。miR-34的靶標(biāo)分子是SIRT1(silentmating type information regulation 2 homolog 1)，它在多種腫瘤細胞中表達上調(diào)，導(dǎo)致腫瘤細胞的化療抵抗性。SIRT1能拮抗p53依賴的細胞凋亡，促進細胞成活〔13〕。

2.2.2 miR-23 miR-23的靶標(biāo)分子是谷氨酰胺酶，c-myc過表達是前列腺癌發(fā)生過程中最普遍的分子事件，c-myc過表達導(dǎo)致大量線粒體谷氨酰胺酶的生成，使谷氨酰胺轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼?，為腫瘤細胞提供能量并保護腫瘤細胞免受氧自由基的損傷，這一過程通過myc過表達抑制miR-23表達，從而使谷氨酰胺酶表達上調(diào)來實現(xiàn)〔14〕。Porkka等〔15〕的研究也證實了這一點:在前列腺癌中，miR-23的表達下調(diào)或缺失，而myc的表達和谷氨酰胺酶成正相關(guān)。

2.3 miRNA與前列腺癌的侵襲、遷移

2.3.1 miR-15a/miR-16 Bonci等〔16〕通過實時定量 PCR 方法發(fā)現(xiàn)miR-15a/miR-16在85%的腫瘤組織中表達下調(diào)，在前列腺癌RWPE-1細胞中抑制miR-15a/miR-16會導(dǎo)致腫瘤細胞的增殖和遷移，轉(zhuǎn)入重構(gòu)的miR-15a/miR-16則會在體外誘導(dǎo)明顯的細胞凋亡，并可在體內(nèi)抑制小鼠移植瘤的生長。miR-15a/miR-16在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控BCL2，CCND1和WNT3A的表達，導(dǎo)致細胞周期紊亂及過度增值，并激活A(yù)KT、MAPK信號通路促進癌癥的發(fā)生。最近的研究表明〔17〕，miR-15a/miR-16還能調(diào)節(jié)VEGF的表達水平從而參與腫瘤血管生成。

2.3.2 miR-21 miR-21在激素非依賴性細胞PC3和DU145中上調(diào)，用反義寡核苷酸抑制miR-21能增加細胞對星形孢菌素誘導(dǎo)凋亡的敏感性，并降低細胞運動和侵襲能力。在前列腺癌細胞中，miR-21的靶標(biāo)分子是肉豆蔻酸化富含丙氨酸的蛋白激酶 C(MARCKS)〔18〕，MARCKS 在細胞黏附、膜運輸、細胞運動等多方面發(fā)揮作用。研究發(fā)現(xiàn)〔19～21〕，miR-21在其他腫瘤中的靶分子眾多，如PDCD4、SPRY2及TIMP3等，均與細胞遷移及侵襲有關(guān)。

2.3.3 miR-221/miR-222 Mercatelli等〔22〕研究發(fā)現(xiàn) miR-221/miR-222在低侵襲性前列腺癌細胞LNCaP中表達較低而在高侵襲性前列腺癌細胞PC3中表達較高，在LNCaP細胞中導(dǎo)入miR-221/miR-222后可明顯增加細胞的惡性生長潛能，在軟瓊脂的集落形成能力及SCID鼠中的致瘤能力均大大增強。miR-221/miR-222的靶分子是細胞周期抑制因子p27Kip1〔23〕，在前列腺癌細胞及原發(fā)性前列腺癌腫瘤中，miR-221/miR-222的水平與p27Kip1呈負相關(guān)。

2.3.4 miR-146 miR-146在激素非依賴性的前列腺癌細胞系LNCaP-C81、LNCaP、C4-2B和PC3中持續(xù)性的低表達，MiR-146能夠抑制ROCK1(Rho-associated coiled-coil containing protein kinase 1)的表達，ROCK1是透明質(zhì)酸的下游分子，基質(zhì)成纖維細胞接受腫瘤細胞的分泌因子刺激后合成透明質(zhì)酸，這一過程對于激素抵抗性前列腺癌的發(fā)生和發(fā)展至關(guān)重要〔24〕。除此之外，ROCK1能介導(dǎo)肌球蛋白輕鏈的直接磷酸化〔25〕，從而促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。miR-146的另一個靶標(biāo)分子是CXCR4(C-X-C chemokine receptor type 4)〔26〕，miR-146 表達下調(diào)后可以促進CXCR4翻譯，CXCR4有利于腫瘤轉(zhuǎn)移微環(huán)境的形成并招募內(nèi)皮細胞前細胞從而促進血管生成。在前列腺癌中CXCR4蛋白表達明顯上升并且與患者的預(yù)后呈負相關(guān)。因此，miR-14缺失后通過上調(diào)其兩個靶標(biāo)分子ROCK1和CXCR4來促進前列腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。

2.3.5 miR-205 miR-205在前列腺癌中表達下調(diào)，也參與控制腫瘤遷移，轉(zhuǎn)染miR-205后E-cadherin和β-catenin表達增加從而使細胞間黏附能力增加，細胞形態(tài)發(fā)生顯著變化，從成纖維細胞類似的形態(tài)變成大的，扁平的多角狀細胞，細胞緊密聚集形成克隆〔27〕，負調(diào)節(jié)前列腺癌細胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化。miR-205的靶標(biāo)分子是蛋白激酶 Cε(PKCε)和 ZEB2(Zinc finger E-box-binding homeobox 2)〔28〕，ZEB2 能夠抑制 Ecadherin 轉(zhuǎn)錄，PKCε則能誘導(dǎo)腫瘤細胞增殖、凋亡抵抗及雄激素非依賴性。

3 前景與展望

miRNA家族是基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵的一員，影響著多條信號傳導(dǎo)通路。目前關(guān)于微小RNA在前列腺癌領(lǐng)域的研究，在以下幾個方面還有待進一步深入:(1)確定前列腺癌中微小RNA表達譜:確定前列腺癌特異表達的微小RNA、對其靶基因的驗證，從而確定其表達狀況在腫瘤病理中的意義。(2)深刻認識前列腺癌中微小RNA的調(diào)控和被調(diào)控通路，越來越多的證據(jù)顯示，微小RNA參與經(jīng)典的癌基因或抑癌基因的調(diào)控通路，并且微小RNA之間也存在調(diào)控通路。(3)篩選前列腺癌的微小RNA標(biāo)志物，并將其用于前列腺癌的臨床診斷、預(yù)測，最后達到以微小RNA為靶向的基因治療。這些問題的解決將有利于進一步理解miRNA在前列腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用，并為我們利用miRNA進行臨床診斷和治療提供新的依據(jù)。

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R737

A

1005-9202(2012)12-2644-03;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.12.104

國家自然科學(xué)基金(30873282);三峽大學(xué)青年基金(醫(yī)行字2005-17)

黃利鳴(1958-)，男，博士，主要從事分子腫瘤病理的研究。

黃益玲(1978-)，女，在讀博士，主要從事腫瘤發(fā)病機制及抗腫瘤藥物的基礎(chǔ)研究。

〔2011-07-25收稿 2011-11-21修回〕

(編輯 趙慧玲/安冉冉)