長鏈非編碼RNAMALAT1在腫瘤中的研究進展

孔令平，周 旋 綜述，張 侖 審校

（天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院頭頸外科，國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津市“腫瘤防治”重點實驗室，天津300060）

長鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是近年來發(fā)現(xiàn)的一類新型的轉錄物，其不編碼蛋白質且轉錄本長度超過200 nt。研究表明lncRNA廣泛參與機體的生理和病理過程，從轉錄到mRNA剪切、RNA衰亡直至翻譯，幾乎每一步基因活動都受到lncRNA的影響[1]。肺癌轉移相關轉錄本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）是最早發(fā)現(xiàn)的長鏈非編碼RNA之一，因最初發(fā)現(xiàn)于人類非小細胞肺癌而得名，又稱為NEAT2 （nuclear-enriched abundant transcript 2）[2]。MALAT1在序列上存在著進化保守性，種屬間具有高度同源序列，意味著其在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中有著重要作用。

1 MALAT1的概述

1.1 MALAT1的結構特性 MALAT-1定位于人染色體11q13，轉錄本序列長約8 kb，屬于基因間轉錄本，在哺乳動物進化中高度保守。生物信息學分析發(fā)現(xiàn)，在人和鼠之間MALAT1的高度同源序列位于MALAT1 的 3′端[3]。當 MALAT1 的 3′端 6 918 nt～8 441 nt片段發(fā)生突變時，MALAT1就會喪失促進細胞增殖和侵襲轉移的能力[3]。MALAT1的表達水平高于許多蛋白質編碼基因，包括β-actin和GAPDH[4]。這是由于MALAT1 3′末端高度保守的腺苷酸聚集區(qū)域和2個尿嘧啶聚集片段形成三股螺旋結構，可降低3′末端3′→5′方向的外切酶活性,當MALAT1 3′末端放在ORF的下游，轉錄物就會在體內(nèi)有效翻譯[5]。另外，MALAT1的3′末端可被 RNase P以及RNaseZ裂解產(chǎn)生一種tRNA樣高度保守的ncRNA，即mascRNA（MALAT1-associated small cytoplasmic RNA），被輸送到細胞質中發(fā)揮其生物學作用[5]。

1.2 MALAT1的作用機制 有研究認為MALAT1通過調節(jié)絲氨酸／精氨酸（SR家族）剪接因子的磷酸化水平來調節(jié)前體RNA的剪接[6-9]。Tripathi等[9]認為SR蛋白在核散斑和轉錄位點的循環(huán)過程中，MALAT1通過影響前體mRNA剪接因子的募集從而影響轉錄后修飾。多個研究認為SC35區(qū)域作為前體mRNA的代謝及輸出位點，或是儲存剪接因子的位點[10]，與前體mRNA的剪接有著密切聯(lián)系。NEAT2（MALAT1）是SC35區(qū)域的一個組成成分[8]，MALAT1通過SC35區(qū)域作用而影響前體mRNA的剪接[7]。近來研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1還可能使 PRC1（polycomb repressive complex 1）復合物的亞基Pc2（polycomb 2）即 CBX4（chromobox homolog 4）脫甲基化，使得控制細胞增長的基因重新定位，分別沉默或者激活某些基因的表達，從而影響細胞的生長活動[11]。

2 MALAT1與腫瘤的發(fā)生

盡管MALAT1發(fā)現(xiàn)于非小細胞肺癌，但是研究發(fā)現(xiàn)許多腫瘤組織中MALAT1呈現(xiàn)高表達，如肺癌、乳腺癌[12]、膀胱癌[13]、膽囊癌[14]、宮頸癌[15]、結直腸癌[16]、肝癌[17]?，F(xiàn)已有以下研究表明它與多種腫瘤的發(fā)生有著密切的聯(lián)系。

2.1 MALAT1調控細胞周期 細胞周期的調控與腫瘤的發(fā)生有密切聯(lián)系，細胞周期調節(jié)失控，導致G1/S期和M期的細胞數(shù)增多，復制能力增強，細胞異常增殖是腫瘤細胞重要的生物學特點。實驗結果顯示MALAT1可控制細胞周期進程。降低MALAT1的表達水平，調節(jié)細胞周期的相關蛋白表達水平隨之發(fā)生變化，則停留在G0/G1期的細胞數(shù)增多，且復制能力（S期）降低[18]。MALAT1影響細胞周期的機制尚不十分明確，目前認為MALAT1通過調節(jié)以下3種相關物質來調節(jié)細胞周期：（1）MALAT1的表達水平特異性地影響B(tài)-MYB的表達，它通過控制B-MYB（Mybl2）轉錄因子的表達調節(jié)有絲分裂，從而控制細胞周期[18]。（2）在MALAT1缺乏的人類細胞中，P53可削弱E2F1活動和細胞增殖，從而阻礙細胞周期活動[18]。（3）在細胞間期，MALAT1與不均一核糖核蛋白（hnRNP）在核內(nèi)相互作用，當進入G2/M期時，MALAT1促使hnRNPc從核內(nèi)進入胞質，促進IRES依賴性翻譯，增加有絲分裂中CDK11/PITSLREP58 蛋白水平[19]。

2.2 調節(jié)細胞凋亡 正常細胞中，細胞的增殖與凋亡處于平衡狀態(tài)，若細胞凋亡受到抑制，就會導致平衡破壞，導致細胞不斷增殖，這是腫瘤形成的一個重要基礎。研究表明降低MALAT1的表達可導致誘導細胞凋亡的基因Caspase-3和Caspase-8活化；在MALAT1表達水平較低的Caski細胞中，阻礙凋亡的基因Bcl-2、BCl-xl表達水平也較低[15]。因此，MALAT1能夠抑制細胞凋亡。然而其具體機制尚不十分清楚，仍有待于進一步研究。

3 MALAT1與腫瘤細胞的侵襲、轉移及上皮間質轉化（EM T）

對70例MALAT1高表達非小細胞肺癌患者和70例低表達患者進行研究，高表達組的轉移概率明顯高于低表達組[20]。體內(nèi)實驗表明，在體內(nèi)瘤結節(jié)的形成需要MALAT1，并且其在轉移過程中起到重要作用[21]。MALAT1表達水平低的細胞系轉移數(shù)量則低[21]。實驗證實，其與腫瘤轉移的聯(lián)系是有組織學亞型特異性的。例如，轉移性腺癌細胞的MALAT1表達水平比非轉移腺癌高數(shù)倍；而在鱗狀細胞癌不論有無轉移，MALAT1的表達水平無顯著差異[21]。Matrigel侵襲實驗表明，降低BeWo、JAR and JEG-3細胞系的MALAT1表達水平，癌細胞的侵襲能力明顯降低[22]。有研究認為MALAT1的3′末端區(qū)域片段6 918 nt～8 441 nt在人類癌癥遷移和侵襲中發(fā)揮著重要作用[22]。也有研究認為MALAT1通過影響基因的表達從而影響癌癥的侵襲、轉移、EMT[23]。例如，在膽囊癌中，MALAT1通過激活ERK/MAPK信號通路促進腫瘤的增殖及轉移，體內(nèi)外研究均證實敲低MALAT1的表達則可抑制MAPK激活酶從而抑制腫瘤轉移的發(fā)生[14]；在膀胱癌中，敲低MALAT1的表達可降低ZEB1、ZEB2、Slug等EMT相關基因的表達水平，并且進一步證明MALAT1通過激活Wnt通路促進EMT的發(fā)生[24]；另外TGF-β可刺激MALAT1的表達從而促進通過誘導EMT促進腫瘤遷移，MALAT1促進轉移與PRC2復合物的亞基suz12有關系，體內(nèi)外實驗研究證明敲MALAT1或suz12的表達均可抑制TGF-β誘導EMT的發(fā)生[25]；在成神經(jīng)細胞瘤中，MALAT1可被JMJD1A誘導表達增加，從而促進腫瘤遷移和侵襲[26]。

4 MALAT1與腫瘤的預后診斷

由于LncRNA可作為抑癌或者促癌基因，它們很可能成為腫瘤的診斷標志物。目前已有大量研究表明MALAT1可作為多種腫瘤的預后因子，例如肺癌[27]、乳腺癌[28]、多發(fā)性骨髓瘤[29]、結腸癌[16]、胰腺癌[30]等。通過對肺癌組織的原位雜交實驗證明肺鱗狀細胞癌的不良預后與MALAT1高表達有密切聯(lián)系[31]。有研究發(fā)現(xiàn)MALAT1高表達的結腸癌患者的術后無病生存率及總生存率均低于MALAT1低表達的患者[16]。在胰腺癌中亦有發(fā)現(xiàn)MALAT1高表達的患者預后明顯比MALAT1低表達的患者差[30]。另外，肝移植術后患者MALAT1的高表達極有可能發(fā)生肝細胞性癌復發(fā)[17]。隨著對MALAT1越來越深入的研究，MALAT1有可能成為判定腫瘤預后的指標，甚至可能成為診斷腫瘤的重要生物學標志物。

5 MALAT1與腫瘤的治療

眾多的研究表明，MALAT1有力地促進了腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，并且嚴重影響腫瘤的預后，因此，亦有不少研究把MALAT1作為新的治療靶點，從而攻克腫瘤治療的難題。無論是體外的細胞學實驗還是體內(nèi)的裸鼠模型實驗均有研究表明用反義寡核苷酸敲低MALAT1的表達可以使細胞周期停滯，誘導細胞凋亡，抑制細胞侵襲和轉移的能力，并且可以抑制裸鼠腫瘤的生長和轉移，延長裸鼠生存時間[14-15,32]。近年的研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以通過降低MALAT1的表達抑制Wnt/β-catenin信號通路抑制結腸癌的侵襲和轉移[33]；在乳腺癌中，17β-雌二醇可以降低MALAT1的表達水平從而抑制其增殖、侵襲及轉移[28]。這些研究發(fā)現(xiàn)均為腫瘤的防治和治療提供了至關重要的科學依據(jù)，但是目前研究尚不成熟，以MALAT1作為腫瘤治療靶點還需進一步的研究。

綜上所述，MALAT1在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。它作為多種腫瘤的不良預后因子，在腫瘤中的作用越來越受到重視，但其生物學機制研究尚處于初步階段。目前對MALAT1的研究主要是通過腫瘤細胞體外培養(yǎng)，在細胞水平檢測MALAT1對各種癌細胞生物學表型的影響并探索其調控機制。同時，也有實驗室建立了MALAT1基因敲除小鼠模型，發(fā)現(xiàn)MALAT1還可作為順式作用元件，參與鄰近基因的順式調節(jié)[4]，但其在腫瘤中的生物功能是如何實現(xiàn)的，其作用途徑、作用靶點、調節(jié)機制及與其他基因如何關聯(lián)等方面尚不十分明確。為探索MALAT1的調控機制，尋找腫瘤治療的新靶點，仍需對MALAT1在腫瘤發(fā)展中的機制進行深入研究，為以后研發(fā)新的腫瘤治療藥提供科學依據(jù)。

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