小分子RNA-9對(duì)上皮細(xì)胞鈣黏蛋白表達(dá)調(diào)控的研究進(jìn)展

肖建華，董自強(qiáng)，游艷

(1.三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院泌尿外科三峽大學(xué)泌尿外科研究所，湖北 宜昌 443003；2.三峽大學(xué)仁和醫(yī)院，湖北 宜昌 443000）

小分子RNA-9對(duì)上皮細(xì)胞鈣黏蛋白表達(dá)調(diào)控的研究進(jìn)展

肖建華1，董自強(qiáng)1，游艷2

(1.三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院泌尿外科三峽大學(xué)泌尿外科研究所，湖北 宜昌 443003；2.三峽大學(xué)仁和醫(yī)院，湖北 宜昌 443000）

上皮細(xì)胞鈣黏蛋白(E-cadherin)參與多種正常細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞的功能活動(dòng)，而其自身的表達(dá)水平又受小分子RNA(miRNA)等多種因素的調(diào)節(jié)，使得miRNA-E-cadherin通路在多種疾病中的重要作用受到了廣泛關(guān)注。本文就目前發(fā)現(xiàn)的miRNA-9在不同腫瘤疾病或非腫瘤疾病發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中對(duì)E-cadherin表達(dá)的調(diào)控情況作一綜述。

上皮細(xì)胞鈣黏蛋白；miRNA；腫瘤；調(diào)控

小分子RNAs是一類長(zhǎng)度為20～28 nt的非編碼小分子RNA，通過(guò)與目標(biāo)信使RNA(mRNAs)特異結(jié)合，抑制翻譯過(guò)程和mRNA降解，從而在轉(zhuǎn)錄后水平負(fù)性調(diào)控目標(biāo)基因表達(dá)[1-2]，影響包括細(xì)胞分化、增殖、代謝及凋亡在內(nèi)的多種病理生理活動(dòng)[3]，也參與多種腫瘤轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)及化療耐藥等過(guò)程的調(diào)控[4]。只是不同miRNA的作用靶點(diǎn)各異，參與的信號(hào)通路不一，從而引起下游相應(yīng)的效應(yīng)也各有不同。目前報(bào)道的人類miRNAs已經(jīng)超過(guò)了542種，每一個(gè)miRNA大概可以同近200個(gè)基因靶標(biāo)結(jié)合，控制著人類大概三分之一基因的表達(dá)[5]，包括調(diào)控腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的上皮細(xì)胞鈣黏蛋白(E-cadherin)，而該通路明顯影響著部分惡性腫瘤和其他疾病的發(fā)展及轉(zhuǎn)歸，現(xiàn)就miRNA-9與E-cadherin之間相互關(guān)系及其可能生物學(xué)功能及意義作一綜述，為后續(xù)研究及相關(guān)疾病新型診治措施的研究應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 人類miRNA-9的基因定位、序列分析、靶標(biāo)預(yù)測(cè)及可能參與的生物學(xué)功能

人類成熟的miRNA-9轉(zhuǎn)錄本由分別位于1號(hào)、5號(hào)和15號(hào)染色體上的3個(gè)獨(dú)立基因產(chǎn)生[6]，其5′端第2位～第8位堿基和第14位～第18位堿基高度保守，而被稱作“種子序列”的第2-8位堿基主要通過(guò)與目標(biāo)mRNA3′UTR區(qū)域的互補(bǔ)配對(duì)識(shí)別靶基因來(lái)行使轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控元件的重要功能[7]。近期其在各大腫瘤組織中的異常表達(dá)引起了科學(xué)家們的注意，例如在腦腫瘤中表達(dá)水平顯著上調(diào)，卵巢癌中異常下調(diào)，具體作用機(jī)制還有待研究[8-9]。而根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)分析可知，miRNA-9的靶基因多數(shù)參與新陳代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、跨膜運(yùn)輸和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)等生命活動(dòng)過(guò)程[7]。如在中后腦交界處鄰近區(qū)域表達(dá)的miRNA-9通過(guò)作用于成纖維生長(zhǎng)因子(Fibroblast growth factor，F(xiàn)gf)信號(hào)通路調(diào)控該處的組織活性，便說(shuō)明Fgf是miRNA-9的一個(gè)重要作用靶標(biāo)；另外，近期研究表明部分G蛋白、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、鋅指蛋白、E-cadherin等都是miRNA-9的作用靶點(diǎn)[10]。其中，miRNA-9-E-cadherin通路被指出參與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展、轉(zhuǎn)移及耐藥形成等。

2 E-cadherin的生物學(xué)特性

人E-cadherin位于16q22.1，編碼產(chǎn)物是一個(gè)5次跨膜的單鏈糖蛋白，主要表達(dá)于上皮細(xì)胞。胞外區(qū)含有一個(gè)依賴Ca2+的功能區(qū)介導(dǎo)同種細(xì)胞之間的粘附。胞內(nèi)近膜部分連接P120連環(huán)蛋白，可以對(duì)自身的結(jié)構(gòu)或功能進(jìn)行調(diào)節(jié)；遠(yuǎn)端可以和β連環(huán)蛋白、盤狀球蛋白及Armadillo重復(fù)蛋白相互作用，進(jìn)而結(jié)合α連環(huán)蛋白。而α連環(huán)蛋白的羧基端又直接和絲狀肌動(dòng)蛋白結(jié)合。也就是說(shuō)α連環(huán)蛋白作為中間體將膜結(jié)合的鈣黏蛋白-連環(huán)蛋白復(fù)合物同肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架連接起來(lái)。因此，它在細(xì)胞的正常發(fā)育、細(xì)胞極性形成、正?；蚰[瘤細(xì)胞的形態(tài)特征維系以及腫瘤細(xì)胞發(fā)生由上皮到間質(zhì)轉(zhuǎn)變等方面均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[11]；其表達(dá)受很多遺傳控制或外遺傳控制、信號(hào)通路、鋅指蛋白家族及miRNAs等的調(diào)節(jié)[12]，而miRNA-9就是其中重要的一員。但是，miRNA-9對(duì)E-cadherin表達(dá)水平的影響并不絕對(duì)，因不同組織、不同疾病以及不同腫瘤而異。

3 MiRNA-9對(duì)E-cadherin表達(dá)的影響

3.1 MiRNA-9在腫瘤疾病中對(duì)E-cadherin表達(dá)的影響及該通路的可能生物活性 一方面，研究發(fā)現(xiàn)同原發(fā)黑素瘤相比，轉(zhuǎn)移性黑素瘤組織或細(xì)胞株中miRNA-9的表達(dá)水平顯著下調(diào)，且其水平在體內(nèi)外均和黑素瘤細(xì)胞的增生和轉(zhuǎn)移能力密切相關(guān)[13]。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)MiRNA-9的過(guò)表達(dá)導(dǎo)致Snail 1的顯著低表達(dá)，伴隨E-cadherin表達(dá)增加。因?yàn)镾nail 1在腫瘤進(jìn)展中也發(fā)揮著重要作用，是調(diào)節(jié)E-cadherin表達(dá)的一個(gè)重要轉(zhuǎn)錄因子，E-cadherin表達(dá)的潛在抑制因子[14]，敲出miRNA-9則出現(xiàn)相反的變化。此外，考慮到Snail 1在轉(zhuǎn)錄水平受NF-κB1的調(diào)節(jié)，是其下游靶標(biāo)及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和腫瘤轉(zhuǎn)移的誘導(dǎo)因子[15]；而作為腫瘤細(xì)胞高侵襲性穩(wěn)定信標(biāo)、參與細(xì)胞骨架重塑的NF-κ B1在卵巢癌中是miRNA-9的作用靶點(diǎn)[16]，其3-′UTR包含一個(gè)假定的miRNA-9結(jié)合位點(diǎn)[17]，兩者特異結(jié)合后相互調(diào)節(jié)各自的功能。如此以來(lái)，筆者便將miRNA-9、NF-κB1、Snail1及E-cadherin四者聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行深入的研究，最終揭示在轉(zhuǎn)移性黑素瘤中miRNA-9的表達(dá)下調(diào)，對(duì)NF-κB1的抑制減弱，導(dǎo)致Snail的上調(diào)，抑制E-cadherin的表達(dá)，致使腫瘤細(xì)胞彼此的粘附能力下降，非運(yùn)動(dòng)性的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成運(yùn)動(dòng)性細(xì)胞，運(yùn)動(dòng)能力和侵襲性增加，從而使腫瘤細(xì)胞容易侵襲其他組織細(xì)胞，介導(dǎo)黑素瘤的浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移。因此，若人為上調(diào)黑素瘤細(xì)胞中miRNA-9的表達(dá)，E-cadherin的表達(dá)水平就可能增加，從而阻斷或者削弱腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，限制黑素瘤的發(fā)展。另一方面，在高侵襲性肝癌和乳腺癌等腫瘤中細(xì)胞的侵襲性同miRNA-9的表達(dá)水平呈現(xiàn)出正相關(guān)性。在有肝內(nèi)轉(zhuǎn)移發(fā)生的高侵襲性肝癌細(xì)胞株SK-Hep-1中8種miRNA顯著上調(diào)，miRNA-9居首位[18]，推測(cè)miRNA-9可能參與SK-Hep-1細(xì)胞侵襲性獲得；向該細(xì)胞株轉(zhuǎn)入miRNA-9靶向抑制劑后，可以明顯降低細(xì)胞侵襲基質(zhì)層的能力，甚至降至對(duì)照組的46%；同樣，轉(zhuǎn)染miRNA-9抑制劑前后SK-Hep-1細(xì)胞中E-cadherin表達(dá)水平的顯著差異及蛋白活力的明顯改變表明miRNA-9抑制劑可以緩和miRNA-9引起的E-cadherin表達(dá)抑制。乳腺癌中有著類似的現(xiàn)象，檢測(cè)穩(wěn)定表達(dá)miRNA-9的永生化乳腺上皮細(xì)胞HMLE和乳腺癌細(xì)胞SUM149中E-cadherin的水平顯示前者E-cadherin含量降低了近70%，間質(zhì)標(biāo)記物波形蛋白Vimentin則增加了近5倍；后者E-cadherin含量降低了近50%，但波形蛋白等含量未上升；對(duì)應(yīng)的是體外實(shí)驗(yàn)中兩種細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力和侵襲性均增長(zhǎng)3～5倍[19]。緊接著，他們又利用報(bào)告基因分析驗(yàn)證了之前的結(jié)果并闡述了可能的發(fā)生機(jī)制：(1)miRNA-9是直接作用于E-cadherin mRNA 3′UTR，下調(diào)其表達(dá)水平，進(jìn)一步激活β-catenin信號(hào)途徑，使編碼血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的基因表達(dá)上調(diào)，腫瘤血管增生，而增強(qiáng)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力和侵襲性；(2)E-cadherin釋放的β-連環(huán)蛋白分子可能進(jìn)入細(xì)胞核并激活調(diào)控腫瘤轉(zhuǎn)移基因；(3)E-cadherin的丟失觸發(fā)EMT或介導(dǎo)系列下游基因的轉(zhuǎn)錄水平或信號(hào)通路發(fā)生改變，參與轉(zhuǎn)移細(xì)胞的擴(kuò)散[20]。也就是說(shuō)，在這部分腫瘤中，miRNA-9上調(diào)可以負(fù)性調(diào)控E-cadherin的表達(dá)，啟動(dòng)腫瘤轉(zhuǎn)移級(jí)聯(lián)反應(yīng)，增加腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力及對(duì)基質(zhì)層的侵襲力，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生。反之，在高度惡性腫瘤的臨床治療過(guò)程中如果能應(yīng)用miRNA-9抑制劑則可以反轉(zhuǎn)這一過(guò)程的發(fā)生，提高腫瘤患者的生存時(shí)間。

3.2 MiRNA-9在非腫瘤性疾病中對(duì)E-cadherin表達(dá)的影響及其可能的生物活性 柔毛水楊梅活性因子Cardiogenin治療的心肌梗死患者心臟組織中miRNA-9的表達(dá)顯著下調(diào)(4.92倍)，同時(shí)RT-PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)這些組織中E-cadherin的表達(dá)水平相應(yīng)地顯著上調(diào)[21-23]。因此推測(cè)，作為miRNA-9的靶向分子，E-cadherin可能參與調(diào)控心肌梗死患者再生心肌相鄰心肌細(xì)胞之間閏盤的形成過(guò)程，促進(jìn)梗死心肌的修復(fù)。當(dāng)然，在體外培養(yǎng)細(xì)胞或者心肌梗死動(dòng)物模型中上調(diào)或者敲除miRNA-9的表達(dá)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)或疾病康復(fù)的影響還需要進(jìn)一步探索，以期能進(jìn)一步驗(yàn)證miRNA-9對(duì)E-cadherin表達(dá)的調(diào)控和兩者相互作用對(duì)心肌梗死患者心肌修復(fù)過(guò)程的卓越貢獻(xiàn)。

4 小 結(jié)

綜上所述，隨著醫(yī)學(xué)對(duì)miRNA研究的不斷深入，各類miRNA的生物結(jié)構(gòu)和功能日趨清晰。近年來(lái)，miRNA-9以其獨(dú)特的生物學(xué)特性引起了廣大科學(xué)愛(ài)好者的興趣。研究表明其分布具有組織特異性和非對(duì)稱性，在不同腫瘤疾病中表達(dá)情況不一，對(duì)眾多下游靶分子的調(diào)控效應(yīng)各異。如本綜述所述，在高侵襲性肝癌、乳腺癌和永生化的乳腺上皮細(xì)胞以及用柔毛水楊梅活性因子Cardiogenin治療的心肌梗死患者心肌組織中miRNA-9和E-cadherin的表達(dá)水平呈負(fù)性相關(guān)，而在黑素瘤細(xì)胞中二者表達(dá)水平卻呈現(xiàn)出正性相關(guān)。該現(xiàn)象的可能解釋為miRNA-9既可直接作用于E-cadherin的mRNA，也可通過(guò)NF-κB1等中間分子中轉(zhuǎn)作用于E-cadherin，而不同腫瘤組織中各基因表達(dá)譜不盡相同，故miRNA-9發(fā)揮作用的微環(huán)境也不同，對(duì)靶分子E-cadherin的調(diào)節(jié)通路起作用程度主次不一而產(chǎn)生不同的影響[19]。但是，其共同的作用特點(diǎn)是都參與惡性腫瘤轉(zhuǎn)移和梗死心肌修復(fù)的調(diào)控，只是具體到個(gè)別腫瘤其調(diào)控機(jī)制不完全一致。這樣臨床就可以在弄清單一腫瘤類型中其作用機(jī)制的基礎(chǔ)上采取不同的措施遏制其對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移的誘導(dǎo)，從而控制晚期腫瘤的發(fā)展，延長(zhǎng)患者的生存時(shí)間；促進(jìn)其對(duì)梗死心肌修復(fù)作用的正向調(diào)控，提升心血管疾病的康復(fù)可能性和康復(fù)速度，以期同時(shí)貢獻(xiàn)于腫瘤和心血管疾病兩大嚴(yán)重影響人類生存質(zhì)量病患的轉(zhuǎn)歸。

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Research progress of the regulation of small molecule RNA-9 to epithelial cell calcium sticky protein.

XIAO Jian-hua1,DONG Zi-qiang1,YOU Yan2.1.Department of Urology,the First College of Clinical Medical Sience,China Three Gorges University/Institute of Urology,China Three Gorges University,Yichang 443003,Hubei,CHINA;2.Renhe Hospital of China Three Gorges University,Yichang 443003,Hubei,CHINA

Epithelial cell calcium sticky protein(E-cadherin)is involved in the functional activities of many normal cells and tumor cells.Its expression level is regulated by microRNAs(miRNA)and other factors,which makes the important roles of miRNA-E-cadherin signaling pathway in variety of diseases have been widely concerned.In this paper,the regulation of miRNA-9 to expression of E-cadherin in different tumor diseases,non-cancer diseases or during tumor progression were reviewed.

E-cadherin;miRNA;Tumor;Regulation

R329.2+8

A

1003—6350（2016）07—1135—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.07.036

2015-04-29)

董自強(qiáng)。E-mail：dzq8678@yahoo.com.cn