長鏈非編碼RNA多態(tài)性與腫瘤相關性的研究

鄧齊文，許曄瓊綜述，王書奎審校

0 引 言

在過去的數(shù)十年，對于人類基因與腫瘤發(fā)生關系的調(diào)查研究基本上都集中在結構基因及其相關的表達調(diào)控序列上，然而最近幾年的研究表明人類基因的非編碼序列對腫瘤生物學行為有至關重要的作用。研究證實，90%以上的人類結構基因被活化轉(zhuǎn)錄，但能夠翻譯成蛋白質(zhì)的尚不足人類基因組的2%［1］。大量沒有被翻譯的 RNA即稱為非編碼RNAs(non-coding RNAs，ncRNAs)，如小干擾 RNAs(small interfering RNA，siRNAs)、微小 RNAs(micro-RNAs，miRNAs)、Piwi相互作用 RNAs(piwi-interacting RNAs，piRNAs)、LncRNAs 等［1］。研究發(fā)現(xiàn)，ncRNA可能通過DNA復制、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、染色體修飾等在真核細胞生長調(diào)節(jié)中起著關鍵作用［2-4］。目前對于小分子調(diào)節(jié)性RNAs(如miRNAs、siRNAs)的研究比較多［5-6］，而對于 LncRNAs報道甚少。LncRNA是一類轉(zhuǎn)錄本長度超過200個核苷酸殘基(nt)的RNA分子，位于細胞核內(nèi)或細胞質(zhì)內(nèi)，大多由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄，缺乏有意義的開放閱讀框，不能編碼蛋白質(zhì)。同時LncRNA基因存在著廣泛的基因多態(tài)性，流行病學研究發(fā)現(xiàn)某些LncRNAs的異常表達與大多數(shù)腫瘤關系密切且與腫瘤的轉(zhuǎn)移和預后有關聯(lián)［3，7］，本文就近年來 LncRNA 的多態(tài)性與腫瘤發(fā)病的相關性研究進展作一綜述。

1 LncRNA的生物學特性

LncRNAs的編碼基因在基因組內(nèi)廣泛分布，位于編碼mRNA基因的內(nèi)含子或外顯子中，或編碼mRNA基因之間的序列。LncRNAs序列一般具有低保守性，但在啟動子區(qū)域和二級結構上具有進化保守性［8］，這不同于mRNA必須保證密碼子的正確性以防止開放閱讀框改變。LncRNAs的轉(zhuǎn)錄表達具有時空特異性和組織特異性［9-10］，通常LncRNAs的編碼基因表達水平低于蛋白編碼基因的［11］，且一些LncRNAs在特定的細胞中優(yōu)先表達［9］。近年越來越多的證據(jù)表明在真核細胞內(nèi)LncRNAs表現(xiàn)出極其復雜的基因表達調(diào)控機制。

LncRNAs調(diào)控基因表達的方式具多樣性，調(diào)控機制也多種多樣。LncRNAs對于基因表達調(diào)控的層次大體上可分為:①表觀遺傳學水平調(diào)控:通過調(diào)控染色質(zhì)修飾復合體，對染色質(zhì)進行修飾，改變其構象，激活或抑制相關基因的表達。如H19和X染色體特異性失活轉(zhuǎn)錄體(Xist)參與基因組印跡和X染色體失活調(diào)控其在細胞中的表達［12］。②轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控:LncRNAs通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的結合與裝配，與調(diào)控序列DNA形成三鏈復合物，調(diào)控RNA聚合酶Ⅱ，轉(zhuǎn)錄干擾等方式參與基因組調(diào)節(jié)。③轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控:通過和 mRNA互補形成 dsRNA，影響mRNA的加工、剪接、轉(zhuǎn)運、翻譯和降解等過程，從而調(diào)節(jié)基因的表達。

2 LncRNA基因的多態(tài)性

在過去的幾年中，全基因組關聯(lián)研究揭示了大量與疾病相關的遺傳變異，但三分之一以上的變異在非編碼區(qū)，并不在蛋白質(zhì)編碼區(qū)［12］。microRNAs遺傳變異參與疾病的發(fā)生發(fā)展。然而迄今為止，對LncRNA基因的遺傳變異了解的很少。越來越多的證據(jù)表明 LncRNA基因也發(fā)生遺傳變異，導致LncRNA基因存在著廣泛的基因多態(tài)性，且流行病學研究發(fā)現(xiàn)某些LncRNAs的異常表達與大多數(shù)腫瘤關系密切且與腫瘤的轉(zhuǎn)移和預后有關聯(lián)。

3 LncRNA基因的多態(tài)性與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關系

3.1 LncRNA多態(tài)性與前列腺癌 目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與前列腺癌相關的LncRNAs有PCGEM1(prostate cancer gene expression maker 1)，PRNCR1(prostate cancer non-coding RNA 1)等，這些發(fā)現(xiàn)對前列腺癌的診斷和靶向治療具有重要意義。

PCGEM1是一種重要的LncRNA，PCGEM1基因位于人類染色體2q32上，它在前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展過程中常異常表達。LncRNA-PCGEM1在美國黑人的前列腺癌細胞中的表達水平明顯高于美國高加索人種，在其功能性研究中，PCGEM1的過表達促進NIH3T3和 LNCaP細胞增殖與集落形成，且在LNCaP細胞中PCGEM1的過表達能抑制DOX誘導的細胞凋亡［13］，但研究表明，PCGEM1僅在表達雄激素受體的前列腺癌細胞株 LNCaP中高表達［14］。提示其可調(diào)控前列腺癌發(fā)展進程，是一種潛在的腫瘤標志物。

近年來，PCGEM1基因多態(tài)性中比較受關注的有2個位點，分別為rs6434568、rs16834898位點，研究顯示這2個位點的多態(tài)性與前列腺癌的發(fā)生發(fā)展密切相關。Xue等［15］在1385例中國人群中探討PCGEM1基因(rs6434568、rs16834898)多態(tài)性與前列腺癌發(fā)病風險的關系，研究顯示rs6434568 C和rs16834898突變型A是風險等位基因，但年齡、吸煙、飲酒也與前列腺癌密切相關，分層分析表明在年輕人群中風險等位基因更易導致前列腺癌的發(fā)生，這為前列腺癌的早期篩選和基因的靶向治療提供了新的視角。

在日本人群中發(fā)現(xiàn)染色體8q24“基因沙漠”區(qū)域有個新的轉(zhuǎn)錄本將其命名為PRNCR1，該區(qū)域的rs1456315與rs7463708位點和前列腺癌有顯著相關性，通過RNA干擾技術沉默了PRNCR1基因，顯示前列腺癌細胞的數(shù)量與對照組相比顯著減少，而熒光素酶報告基因?qū)嶒?luciferase assay)顯示PRNCR1基因的沉默與雄激素受體下調(diào)有關［16］，且體內(nèi)試驗表明雄激素受體參與前列腺癌的發(fā)生［14］，這表明PRNCR1是通過雄激素受體的功能來參與前列腺癌發(fā)生的。

3.2 LncRNA多態(tài)性與肝癌 近年來研究結果揭示:肝癌高表達基因(highly upregulated in liver cancer，HULC)是在原發(fā)性肝癌(heptocellular carcinoma，HCC)中表達顯著的LncRNA，具有mRNA結構特征但不具備蛋白編碼功能，HULC在肝癌細胞中表達上調(diào)及功能的機制在最近的研究結果中被逐步揭示:定位于染色體6p24.3，全長500 nt，HULC基因組含有1個內(nèi)含子和2個外顯子，它是一種與肝癌和結直腸癌肝轉(zhuǎn)移相關的 LncRNA［17-18］。Wang等［17］對HULC和 HCC的相關性進行了研究，結果顯示在肝癌細胞中miR-372與HULC啟動子環(huán)腺苷酸反應元件結合蛋白(cyclic AMP responsive element-binding protein，CREB)相互作用上調(diào) HULC表達。除肝癌外，HULC也在結直腸癌肝轉(zhuǎn)移及排出HBV病毒的HCC細胞系中高表達［18］，但正常結直腸組織及其他腫瘤組織中并無HULC表達，故可作為HCC和結直腸腫瘤肝轉(zhuǎn)移標志物，可用于HCC的分子診斷和預后判斷。HULC亦存在基因多態(tài)性，Liu等［19］對中國人群的HULC基因多態(tài)性與肝癌(乙型肝炎病毒陽性)的易感性進行了研究，結果表明攜帶rs7763881的突變型AC/CC基因型的患者相較于野生型AA能明顯降低肝細胞性肝癌的發(fā)病風險，研究還顯示HCC與年齡、飲酒、乙型肝炎病毒等多種因素存在著相關性，為HCC的診斷和預后提供了新的認識。

肺腺癌轉(zhuǎn)移相關轉(zhuǎn)錄因子1(metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)是最早發(fā)現(xiàn)于肺癌組織的LncRNA，又名NEAT2(nuclear-enriched abundant transcript 2)，定位于人類染色體 11q13 上，全長超過 8000 nt［20］。MALAT1 轉(zhuǎn)錄位點有染色體易位的斷點，其高表達與肝癌的高度轉(zhuǎn)移風險以及不良預后有明顯相關性。MALAT1在哺乳類動物中是高度保守的［28］，但能在正常組織中表達，甚至在包括肝癌在內(nèi)的多種腫瘤中呈高表達。通過RNA干擾技術和RNA短發(fā)夾結構干預MALAT1的表達能夠在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后水平抑制腫瘤細胞的體外增殖和侵襲力，而MALAT1不能改變轉(zhuǎn)錄后的選擇性剪接，但能活化調(diào)控基因的表達［3］，顯示MALAT1在基因表達調(diào)控方面參與腫瘤發(fā)生。MALAT1亦存在基因多態(tài)性，在中國人群中MALAT1 rs619586基因型AG/GG能降低肝細胞性肝癌的發(fā)生，而分層分析結果顯示其在不飲酒的人群中能顯著降低肝細胞性肝癌的發(fā)病風險，但在全部人群中，卻缺乏這種關聯(lián)［19］，需要擴大樣本量和種群以進一步闡明MALAT1rs619586和肝細胞性肝癌發(fā)病風險之間的相關性。

3.3 LncRNA多態(tài)性與膀胱癌 H19基因編碼一個2.3 kb的非編碼RNA分子，其母系等位基因表達，父系印跡，在哺乳動物中呈現(xiàn)進化上的保守性，是最早被鑒定的印跡基因之一，定位于人染色體11p15.5 上，全長 2.3 kb，也是一種 LncRNA。H19參與了多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程［21］。近年來，H19的基因多態(tài)性受到廣泛的關注，對H19基因多態(tài)性與膀胱癌的發(fā)病風險的研究也越來越多，研究表明rs2839698 TC基因型能顯著降低膀胱癌的發(fā)病風險，尤其對進行性非肌層浸潤性膀胱癌的發(fā)病風險有降低作用，但CC純合子并沒有此功能，rs2107425 CT基因型也能降低膀胱癌的發(fā)病風險，而純合子TT亦無此作用［22］，故可用于膀胱癌的分子診斷和靶向治療。

3.4 LncRNA多態(tài)性與急性淋巴細胞性白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)ALL是一種常見的惡性血液病，生物學特征和臨床異質(zhì)性很大，以骨髓和淋巴組織中不成熟淋巴細胞的異常增殖和聚集為特點;約占急性白血病的30% ～40%。近年來研究表明INK4位點反義非編碼RNA(antisense non-coding RNA in the INK4 locus，ANRIL)參與ALL的發(fā)生，全長34.8 kb，定位于人染色體9p21上，與多種腫瘤相關的 LncRNA［23］。Iacobucci等［24］在美國費城人群中對ANRIL基因多態(tài)性與ALL相關性進行了研究，結果表明CDKN2B-AS rs564398位點多態(tài)性與ALL有相關性。rs564398的多態(tài)性有利于轉(zhuǎn)錄本的改變，而這種改變就使CDKN2A/B的表型發(fā)生變異，從而引起了腫瘤細胞異常增殖，增加了ALL的發(fā)病風險，這為我們早期診斷和靶向治療ALL提供了一個新的切入點。

3.5 LncRNA多態(tài)性與甲狀腺癌 人類染色體8q24上有和甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)相關的易感基因，參與PTC的發(fā)生，其中非編碼RNA AK023948是PTC的一個易感基因［25］。甲狀腺乳頭狀癌易感基因3(papillary thyroid carcinoma susceptibility candidate 3，PTCSC3)位于人類染色體14q13.3上的 rs944289下游3.2 kb處，僅在甲狀腺組織中表達，通過定量PCR的方法測出在46個甲狀腺乳頭狀癌患者的腫瘤組織中PTCSC3基因表達是下調(diào)的，PTCSC3風險等位基因T和表達抑制有關，T等位基因能在腫瘤中通過破壞C/EBPα和β蛋白結合部位抑制PTCSC3啟動子的激活，這表明PTCSC3下調(diào)能增加甲狀腺癌的發(fā)病風險。而rs944289位點的多態(tài)性對PTCSC3啟動子的活化具調(diào)控作用［26］，說明rs944289位點多態(tài)性與甲狀腺癌的發(fā)生有關，這也為我們早期診斷和預后判斷提供了一個新的依據(jù)。

4 展 望

腫瘤的發(fā)生是細胞內(nèi)多分子多環(huán)節(jié)作用失調(diào)的結果，隨著對LncRNA及其多態(tài)性認識的深入，提供了對腫瘤發(fā)生發(fā)展研究的新方向。但LncRNA多態(tài)性對腫瘤分子調(diào)控機制研究很有限，我們需進一步關注LncRNA、microRNA及其相應的靶基因間的相互作用在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的影響，同時我們也應緊密結合臨床，注重從基礎到臨床的轉(zhuǎn)化，使我們對LncRNA與腫瘤的關系有更全面的了解，為腫瘤的診斷和治療提供新的思路。

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