長(zhǎng)鏈非編碼RNA的功能及其在肝癌中作用的研究進(jìn)展

張美霞，徐細(xì)明(武漢大學(xué)人民醫(yī)院，武漢430060)

長(zhǎng)鏈非編碼RNA的功能及其在肝癌中作用的研究進(jìn)展

張美霞，徐細(xì)明
(武漢大學(xué)人民醫(yī)院，武漢430060)

摘要:長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度超過(guò)200 nt的非編碼RNA，主要在表觀遺傳水平、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平參與生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)，其功能失調(diào)與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。lncRNA在正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中存在差異表達(dá)，是參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的重要調(diào)控分子;其可通過(guò)不同的調(diào)控機(jī)制調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)水平，在肝癌的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。

關(guān)鍵詞:長(zhǎng)鏈非編碼核糖核酸;腫瘤;肝細(xì)胞癌;基因調(diào)控

基因組組學(xué)研究表明，哺乳動(dòng)物基因中只有不到2%能轉(zhuǎn)錄為蛋白質(zhì)，而超過(guò)98%轉(zhuǎn)錄為非編碼RNA(ncRNA)［1］。長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一類調(diào)控型大分子RNA，其轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度超過(guò)200 nt的非編碼RNA。根據(jù)基因組上相對(duì)于蛋白編碼基因的位置，lncRNA可以分為5類，即正義、反義、雙向、基因內(nèi)、基因間［2］;最初，其被認(rèn)為是RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄副產(chǎn)物，不具備生物學(xué)功能［3］。但近幾年研究表明，lncRNA能在多種生命活動(dòng)中發(fā)揮重要作用，主要以RNA的形式在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平參與X染色體沉默、基因印記及染色質(zhì)修飾等［4］，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)［5］?，F(xiàn)就lncRNA的功能及其在肝癌中的作用研究進(jìn)展作一綜述。

1　LncRNA的功能

目前，在哺乳動(dòng)物基因組中已發(fā)現(xiàn)約3 300個(gè)lncRNA，但被充分研究的不到1%，其具體功能機(jī)制尚不清楚。已研究較明確的功能包括:①改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)。Xist通過(guò)與PRC2復(fù)合物結(jié)合到特定的基因位點(diǎn)，使X染色體失活［6］。②直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子活性。Gas5能與糖皮質(zhì)激素結(jié)合并活化其受體(GR)，活化的GR可作為轉(zhuǎn)錄因子作用于靶基因啟動(dòng)子區(qū)的GREs元件，進(jìn)而影響靶基因的轉(zhuǎn)錄，抑制糖皮質(zhì)激素的作用［7］。③調(diào)節(jié)mRNA形成的過(guò)程。MALAT-1存在許多區(qū)域，可以與包含SR結(jié)構(gòu)域有剪接作用的蛋白結(jié)合，介導(dǎo)mRNA前體的可變剪接誘發(fā)腫瘤［8］。④RNA間相互作用。lncRNA與mRNA存在同源序列，兩者能相互作用并發(fā)揮調(diào)節(jié)功能;在STAU1介導(dǎo)的mRNA降解過(guò)程中，lncRNAs與編碼蛋白的mRNA結(jié)合，通過(guò)含Alu的重復(fù)序列形成雙鏈RNA復(fù)合物，并募集STAU1導(dǎo)致mRNA降解［9］。⑤lncRNAs與miRNAs相互作用，參與靶基因的表達(dá)調(diào)控。miR-RNA124可與EZH2的3'端的非編碼區(qū)直接結(jié)合，抑制EZH2mRNA和蛋白表達(dá)，與肝細(xì)胞癌發(fā)生相關(guān)?？梢?jiàn)，lncRNA主要在表觀遺傳水平、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平參與生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。但是，人體內(nèi)有數(shù)以千計(jì)的lncRNA，尚需努力發(fā)掘其更多的功能與機(jī)制。

2　LncRNA在肝癌中的作用

近年來(lái)肝癌的治療手段日益增多，但總體診治情況并不樂(lè)觀。一方面是由于癌細(xì)胞能夠迅速增殖，抵抗細(xì)胞凋亡，逃避免疫系統(tǒng)和發(fā)生體內(nèi)侵襲轉(zhuǎn)移;另一方面與人們對(duì)其發(fā)生、發(fā)展的具體機(jī)制所知甚少有關(guān)。已有研究表明，在肝癌組織中存在著某些具有差異性表達(dá)的基因，其中非編碼RNA占大部分。這些非編碼RNA從不同方面促進(jìn)細(xì)胞增殖分化、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移等，導(dǎo)致肝癌的發(fā)生。近年來(lái)，隨著lncRNA研究的白熱化及與肝癌發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的lncRNA的不斷發(fā)現(xiàn)，為尋找肝癌診斷及預(yù)后標(biāo)志物提供了新思路，同時(shí)也為肝癌治療提供了新策略。

有學(xué)者指出，某些肝癌細(xì)胞能釋放一種類似外分泌囊泡的物質(zhì)EV，EV中包含豐富的lncRNA。這些lncRNA介導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)及耐藥，還能增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的抗應(yīng)激及生存能

力［9～14］。lncRNA-ROR在肝細(xì)胞癌中也呈高表達(dá)，能增強(qiáng)細(xì)胞的抗應(yīng)激能力，誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞及表皮干細(xì)胞的活性，促進(jìn)癌細(xì)胞無(wú)限增殖;還可促進(jìn)細(xì)胞間的交流，調(diào)節(jié)細(xì)胞局部微環(huán)境，形成耐藥［15］。lncRNA調(diào)控與基因表達(dá)有關(guān)的蛋白，H19與表皮生長(zhǎng)因子2(EGF2)相鄰，可調(diào)控EGF2的表達(dá)，促進(jìn)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖;下調(diào)H19后，可誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，通過(guò)調(diào)控miR-200，抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移［16］。HULC lncRNA基因定位于染色體6p24.3區(qū)，可能通過(guò)調(diào)控其鄰近基因SLC3583表達(dá)來(lái)促進(jìn)肝癌的發(fā)生、發(fā)展［17］;也有觀點(diǎn)認(rèn)為，HULC促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖與下調(diào)p18有關(guān)［18］; HULC也能通過(guò)作用于HBX，促進(jìn)細(xì)胞增殖［19］。HOTAIR在肝癌組織中表達(dá)水平亦增高，能特異地沉默干擾素及細(xì)胞周期進(jìn)程相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的侵襲能力，HOTAIR敲除后能明顯降低細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡［20，21］。MALAT1在很多腫瘤組織中表達(dá)上調(diào)，如肺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、肝癌和宮頸癌［22］。MALAT1可促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖，在肝癌組織及肝癌細(xì)胞株中的表達(dá)均升高，且肝移植后MALAT1高水平患者復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加，MALAT-1可作為預(yù)測(cè)肝癌復(fù)發(fā)的一個(gè)敏感指標(biāo)［23］;干擾MALAT1基因表達(dá)后，肝癌細(xì)胞的遷移能力明顯受到抑制［24］。MEG3為印跡基因，位于4q32區(qū)，是一種潛在的腫瘤抑制基因，其編碼產(chǎn)生lncRNAmEG3。MEG3表達(dá)于多種正常組織，在多種腫瘤及腫瘤細(xì)胞系中表達(dá)缺失，多種機(jī)制導(dǎo)致MEG3表達(dá)缺失包括基因缺失、啟動(dòng)子高甲基化等。MEG3和重要的腫瘤抑制因子p53存在潛在聯(lián)系，其可刺激p53介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性;而且，還可使p53蛋白在細(xì)胞內(nèi)聚集，降低p53負(fù)性調(diào)節(jié)因子MDM2蛋白的濃度，抑制p53蛋白降解;mEG3可促進(jìn)p53結(jié)合于GDF15基因的啟動(dòng)子區(qū)，從而上調(diào)GDF15(一種有抗增殖作用的TGF-β家族成員)蛋白的表達(dá)水平。因此，MEG3可作為腫瘤抑制因子［25］。肝癌細(xì)胞中MEG3的表達(dá)較正常肝細(xì)胞中下調(diào)達(dá)210倍，通過(guò)外源性過(guò)表達(dá)能明顯降低細(xì)胞生長(zhǎng)并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［26］。HOTAIR、MALAT1、HOTTIP、H19均與肝癌的發(fā)展、轉(zhuǎn)移及惡性進(jìn)程有關(guān)，下調(diào)這些基因后，腫瘤的增殖、侵襲轉(zhuǎn)移能力明顯降低。MVIH能激活抗凋亡系統(tǒng)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移［27］。HEIH也能通過(guò)調(diào)控EZH2基因，促進(jìn)增殖［28］。有研究表明，TUC338、339高表達(dá)于肝細(xì)胞癌，TUC339作為細(xì)胞間交流的中介，在肝癌細(xì)胞外膜中高表達(dá)，與TUC338相互作用一起調(diào)控細(xì)胞增殖及周期，促進(jìn)肝癌發(fā)展［29］。ucoo2meb.2在肝癌中呈低表達(dá)，沉默其表達(dá)后，癌細(xì)胞增殖加快，也可以調(diào)控TSA促進(jìn)細(xì)胞凋亡［30］。UC001kfo是近來(lái)在肝癌中發(fā)現(xiàn)表達(dá)明顯升高的lncRNA，可通過(guò)調(diào)控其靶基因α平滑肌肌動(dòng)蛋白發(fā)揮作用，從而對(duì)肝癌的增殖、侵襲轉(zhuǎn)移發(fā)揮正性調(diào)控作用［31］。

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究證實(shí)，lncRNAs在多種生物學(xué)效應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵性作用，其功能失調(diào)與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)［32］，可通過(guò)不同的調(diào)控機(jī)制調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)水平，在肝癌的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。目前l(fā)ncRNA在肝癌中的研究仍處于初步階段，其靶基因及其調(diào)控靶基因的機(jī)制均不是很清楚，存在許多問(wèn)題亟待解決。隨著lncRNA研究技術(shù)不斷更新與發(fā)展，將會(huì)發(fā)現(xiàn)更多l(xiāng)ncRNA在腫瘤中的調(diào)控機(jī)制及功能，為肝癌的治療提供新的靶標(biāo)和策略。

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收稿日期:( 2015-03-23)

通信作者:徐細(xì)明，E-mail:doctorxu120@ aliyun.com

基金項(xiàng)目:湖北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2012FKC143)。

文章編號(hào):1002-266X(2015)36-0096-03

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類號(hào):Q752; R735.7

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.36.038