長鏈非編碼RNA MALAT1的研究進(jìn)展

宋鐵峰 袁穎 王會琴 莊春雨 王楠 張同存

（天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院 分子藥理學(xué)和分子生物學(xué)研究室，天津 300457）

長鏈非編碼RNA MALAT1的研究進(jìn)展

宋鐵峰 袁穎 王會琴 莊春雨 王楠 張同存

（天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院 分子藥理學(xué)和分子生物學(xué)研究室，天津 300457）

長鏈非編碼RNA（Long noncoding RNAs，lncRNAs）是一類轉(zhuǎn)錄本長度超過 200 nt 的RNA分子，它們并不編碼蛋白質(zhì)，而是以RNA的形式在轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平、表觀遺傳學(xué)修飾等多種層面上調(diào)控基因的表達(dá)。肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（Metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）首先在非小細(xì)胞肺癌被發(fā)現(xiàn)，并引起學(xué)者關(guān)注。MALAT1定位于染色體11q13.1，具有高度保守性。近年來，研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1能特異性招募SR蛋白家族成員，并參與表觀遺傳調(diào)控以及細(xì)胞周期調(diào)控等；MALAT1高表達(dá)于多種腫瘤中，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲。此外，最近發(fā)現(xiàn)MALAT1在血管生成過程中發(fā)揮重要作用。主要對MALAT1的特性、作用機制，以及在腫瘤和血管系統(tǒng)的作用作一系統(tǒng)綜述。

長鏈非編碼RNA；MALAT1；作用機制；腫瘤；血管生成

近年來，長鏈非編碼RNA（Long noncoding RNAs，lncRNAs）的研究進(jìn)展迅猛，已成為分子生物學(xué)領(lǐng)域的最新研究熱點。 lncRNA是一類轉(zhuǎn)錄本長度超過 200 nt 的RNA分子，它們并不編碼蛋白質(zhì)，而是以RNA的形式在多種層面上調(diào)控基因的表達(dá)水平［1］。LncRNA起初被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的“噪音”，是RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，不具有生物學(xué)功能。但近年來的研究表明，lncRNA參與了表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等多種重要的調(diào)控過程，與干細(xì)胞維持和分化、胚胎發(fā)育、細(xì)胞增殖與凋亡、細(xì)胞代謝、免疫調(diào)節(jié)等幾乎所有的生理或病理過程的調(diào)控密切相關(guān)，因此lncRNA的功能及其調(diào)控機制的闡明對現(xiàn)代生命科學(xué)具有重大的意義［2］。

肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（Metastasis-associatedlung adenocarcinoma transcript 1，MALAT-1），又名核富集常染色體轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物2（Nuclera-enriched autosomal transcript2，NEAT2）屬lncRNA家族重要成員，2003年在非小細(xì)胞肺癌（Non-small cell lung cancer，NSCLC）研究中被發(fā)現(xiàn)，近年來已逐步引起學(xué)者關(guān)注。MALAT1在多種腫瘤、組織中表達(dá)，已有研究表明，MALAT1能特異性招募SR蛋白家族成員、并參與表觀遺傳調(diào)控以及細(xì)胞周期調(diào)控等；MALAT1高表達(dá)于多種腫瘤中，能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲等；MALAT1在血管生成過程中也發(fā)揮重要作用。本研究主要介紹MALAT1的發(fā)現(xiàn)、特性、并描述其已知的功能、作用機制和相互作用的分子，以及對近年來的研究作一系統(tǒng)綜述。

1 MALAT1的發(fā)現(xiàn)

2003年，Ji等［3］從初期非小細(xì)胞肺癌患者的腫瘤細(xì)胞中篩選出數(shù)個差異表達(dá)基因，其中包括含一個與肺癌轉(zhuǎn)移和預(yù)后相關(guān)的未知轉(zhuǎn)錄物，采用RACE法擴增到一個長約 940 nt 的片段，經(jīng)檢索比對，該片段定位于人染色體 11q13，屬于長約 8.7 kb 的a基因。Ji等［3］根據(jù)其與NSCLC發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，將a基因轉(zhuǎn)錄物重命名為肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（MALAT1），后來也被稱作NEAT2。MALAT1缺乏有意義的開放性編碼框，在體外無法翻譯蛋白質(zhì)，屬長鏈非編碼RNA。MALAT1是第一個與肺癌疾病相關(guān)聯(lián)的長鏈非編碼RNA。10多年前發(fā)現(xiàn)關(guān)于MALAT1的大量數(shù)據(jù)積累，包括MALAT1與其他癌癥細(xì)胞或疾病的關(guān)聯(lián)、對其生物合成的見解、與其他細(xì)胞的相互作用及分子機制等。

2 MALAT1的特性

2.1 MALAT1的結(jié)構(gòu)特點

MALAT1編碼基因定位于染色體11q13.1，轉(zhuǎn)錄本序列長約 8 kb，屬于基因間轉(zhuǎn)錄本。在轉(zhuǎn)錄后水平，兩個內(nèi)源RNA酶-RNase P 和 RNase Z可以修飾MALAT1［4］。初生的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物MALAT1在其多聚腺苷酸位點上游幾百堿基處可形成tRNA樣三葉草二級結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)能被RNase P特異識別，RNase P結(jié)合三葉草結(jié)構(gòu)后迅速在其最近上游端進(jìn)行剪切，形成大小為 7 072 nt 的MALAT1成熟轉(zhuǎn)錄本和近3'端小轉(zhuǎn)錄本兩個片段。小轉(zhuǎn)錄本被轉(zhuǎn)運至胞漿，經(jīng)RNase Z剪切加工，并在CCA添加酶的作用下，其3'端加上CCA臂后形成大小約為 61 nt 的胞漿成熟tRNA樣轉(zhuǎn)錄本［4］，稱為MALAT1-associated small cytoplasmic RNA（mascRNA），隨后被運送到細(xì)胞質(zhì)（圖1）［5，6］。研究發(fā)現(xiàn)，RNA轉(zhuǎn)錄后的修飾，如剪切、加帽等可大大增加RNA功能的多樣性，但mascRNA的功能迄今未知［5］。因此，目前在功能上無法將mascRNA與MALAT1聯(lián)系起來。

MALAT1的5'端沒有帽子結(jié)構(gòu)，不參與蛋白質(zhì)的翻譯，3'端沒有ploy（A）尾，但其是一個非常穩(wěn)定的lncRNA，最新研究發(fā)現(xiàn)，可能是由于在3'末端形成了三螺旋結(jié)構(gòu)［8，9］。Wilusz等［8］研究發(fā)現(xiàn)MALAT1 3'末端形成的三螺旋結(jié)構(gòu)可保護MALAT1 3' 端免受 3'-5' 核酸外切酶的剪切，從而維持MALAT1的完整性。

2.2 MALAT1的核定位

LncRNA的功能在很大程度上決定于亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)定位的特性。與MALAT1同一家族的成員，核富集常染色體轉(zhuǎn)錄物1（Nuclera-enriched autosomal transcript，NEAT1）參與核內(nèi)的超核小斑結(jié)構(gòu)的組裝和結(jié)構(gòu)維持［10］。與NEAT1相似，MALAT1基因特異性定位于細(xì)胞核核小體核斑（Nuclearspeckles）區(qū)，在該區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，但其在該核斑區(qū)富集是以RNA聚合酶Ⅱ依賴的轉(zhuǎn)錄被激活為前提［11］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，干擾MALAT1不影響某些核斑的表達(dá)、定位，因此MALAT1可能不是組成核斑的結(jié)構(gòu)成分［12］。同時，MALAT1序列本身還存在兩個必需的獨立結(jié)構(gòu)域指導(dǎo)其定位于核斑，分別位于MALAT1序列的 1 961-3 040 nt和 6 387-7 011 nt，這兩個區(qū)域中的任何一個基因突變都導(dǎo)致MALAT1定位失常，游離到細(xì)胞質(zhì)中，失去功能［13］。例如，用siRNA干擾MALAT1后，MALAT1分散到核質(zhì)中，失去調(diào)節(jié)基因表達(dá)的功能。

2.3 MALAT1的高度保守性

MALAT1在哺乳動物進(jìn)化中高度保守，核苷酸序列3' 末端 5 kb 左右人鼠同源性高達(dá)90%，這都提示其在進(jìn)化過程中MALAT1扮演了重要角色。MALAT1的全序列存在 4 個人鼠高度同源區(qū)域，提示這些區(qū)域極可能為MALAT1的功能性區(qū)域。楊敏慧等［14］將人鼠同源序列集中區(qū)域（3 207-8 441 bp，覆蓋4個人鼠高同源區(qū)），即MALAT1的功能性區(qū)域作為研究對象，構(gòu)建真核重組表達(dá)載體，并轉(zhuǎn)染人大腸癌細(xì)胞株SW620，為進(jìn)一步研究MALAT1的結(jié)構(gòu)、功能及其與人大腸癌的關(guān)聯(lián)奠定基礎(chǔ)。

圖1 MALAT1 的結(jié)構(gòu)剪切［7］

3 MALAT1相關(guān)作用機制

3.1 MALAT1調(diào)節(jié)剪接

已知mRNA前體加工過程中，核內(nèi)核小斑的絲氨酸/精氨酸富集蛋白（Serine/arginie riched protein，SR protein）家族成員具有重要作用。SR蛋白的分子結(jié)構(gòu)包含N末端的RNA結(jié)構(gòu)域和C末端RS結(jié)構(gòu)域，N末端的RNA結(jié)構(gòu)域可以與mRNA前體相互作用。SR蛋白從核小斑轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)錄活化部位，結(jié)合mRNA前體，并招募多種剪接因子，介導(dǎo)mRNA前體加工［15，16］。Tripathi等［17］通過RNA-FISH實驗，使用MALAT1和U2-snRNA特異性探針和SR剪接因子抗體，證實核富集的MALAT1與絲氨酸精氨酸SR蛋白相互作用，影響剪接因子的配送等。沉默MALAT1或過表達(dá)SR蛋白可以不同程度的改變內(nèi)源性前mRNA的選擇性剪接。磷酸化是決定SR蛋白功能活化的重要步驟，研究還發(fā)現(xiàn)，MALAT1在細(xì)胞水平調(diào)節(jié)SR蛋白質(zhì)的磷酸化和去磷酸化水平，從而控制其活性。Wang等［18］發(fā)現(xiàn)，在GC細(xì)胞系，過表達(dá)SF2/ASF的核仁中，MALAT1異常高表達(dá)，當(dāng)下調(diào)MALAT1表達(dá)時，SF2/ASF的核分布和表達(dá)顯著受損，MALAT1可調(diào)控SF2/ASF的核內(nèi)定位。

3.2 MALAT1與表觀遺傳

多梳蛋白2（Polycomb 2，PC2）是PcG蛋白家族的一員，是一種重要的基因轉(zhuǎn)錄抑制因子。Pc2蛋白甲基化后聚集在轉(zhuǎn)錄因子E2F1的靶基因啟動子區(qū)，與轉(zhuǎn)錄本TUG1結(jié)合定位于亞核結(jié)構(gòu)多梳體（Polycomb body，PcG body），此結(jié)構(gòu)含有多種轉(zhuǎn)錄抑制因子，抑制E2F1靶基因的轉(zhuǎn)錄［19］。絲裂因子刺激后，甲基化的Pc2去甲基，轉(zhuǎn)而與MALAT-1結(jié)合，共同作為一種分子支架，特異性定位于亞核結(jié)構(gòu)染色質(zhì)間顆粒（Interchromatin granule，ICG）中［20］。MALAT-1作為停泊位點與去甲基的Pc2結(jié)合后，不僅促進(jìn)生長基因從PcG重新定位到ICG，而且還通過組裝多種共調(diào)節(jié)復(fù)合體，與多種基因激活相關(guān)蛋白相互作用，促進(jìn)基因表達(dá)。與此同時，Pc2作為組蛋白的閱讀器［21］，MALAT-1與之結(jié)合后可改變Pc2對組蛋白的識別能力，從識別組蛋白H3K9me3轉(zhuǎn)換為閱讀組蛋白H2AK5ac和組蛋白H2AK13ac，而這兩種蛋白是基因激活的標(biāo)志物。

3.3 MALAT1與細(xì)胞周期

最近的研究表明在哺乳動物細(xì)胞中幾個lncRNAs可以調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的進(jìn)程。研究表明，在正常細(xì)胞周期進(jìn)程中，MALAT1參與調(diào)節(jié)。Tripathi等［22］對人二倍體成纖維細(xì)胞進(jìn)行了全基因組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，證實MALAT1調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)，并且它是有絲分裂進(jìn)程所必須的基因。MALAT1的沉默導(dǎo)致p53及其靶基因的活化，同時細(xì)胞周期進(jìn)程取決于p53的表達(dá)變化，這暗示著p53是MALAT1的主要下游介質(zhì)。此外，在MALAT1沉默的細(xì)胞中，B-MYB（MybrelatedproteinB）表達(dá)降低，B-MYB是一個參與G2/M期的進(jìn)程的致癌轉(zhuǎn)錄因子，MALAT1改變了B-MYB 前體mRNA上的剪接結(jié)合因子結(jié)合位點和它的異常剪接。在人類成纖維細(xì)胞中，MALAT1通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞增殖。Yang等［23］發(fā)現(xiàn)，在G2 / M期，MALAT1的轉(zhuǎn)錄物由細(xì)胞核移位進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，在此過程中，MALAT1與核糖核蛋白C（Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein C，hnRNP C）相互作用。利用功能缺失實驗，MALAT1的表達(dá)下調(diào)抑制了hnRNP C在G2/M期的轉(zhuǎn)錄，并導(dǎo)致G2/ M期阻滯。這些發(fā)現(xiàn)提供了有關(guān)MALAT1在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖作用機理的見解。

4 MALAT1與腫瘤

MALAT1廣泛表達(dá)于哺乳動物正常組織，并在諸多人類惡性腫瘤中異常表達(dá)，其異常表達(dá)改變了腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)表型。雖然MALAT1不直接編碼蛋白，但其對腫瘤的增殖、凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移、耐藥都有不同程度的影響，發(fā)揮重要作用。有關(guān)MALAT1在多種腫瘤中的調(diào)節(jié)和功能匯總于表1。

4.1 MALAT1與肺癌

Tano等［24］為了研究MALAT1是否與肺癌的轉(zhuǎn)移有關(guān)，用siRNA干擾了MALAT1的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的運動性受損，同時也影響眾多基因的表達(dá)，其中包括CTHRC1、CCT4、HMMR或ROD1基因，降低受MALAT1調(diào)控的這些基因的表達(dá)都明顯抑制細(xì)胞遷移。因此，MALAT1是一種通過從轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控運動相關(guān)基因表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞運動的非編碼RNA。Schmidt等［25］研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1在人類的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中表達(dá)明顯高于癌旁正常組織。并在非小細(xì)胞肺癌A549中，用siRNA介導(dǎo)的方法干擾MALAT1，抑制了細(xì)胞的遷移以及裸鼠中腫瘤的形成，而在NIH 3T3細(xì)胞中過表達(dá)MALAT1，顯著增加細(xì)胞遷移，說明MALAT1具有促進(jìn)肺癌形成的能力。Schmidt等［25］還對非小細(xì)胞肺癌組織進(jìn)行原位雜交檢測，揭露鱗狀細(xì)胞肺癌中，MALAT1的高表達(dá)與預(yù)后不良有關(guān)。這表明MALAT1有望成為肺癌預(yù)后的新指標(biāo)。Gutschner等［26］發(fā)現(xiàn)，在肺癌細(xì)胞中，MALAT1不會改變剪接，而是積極調(diào)節(jié)基因表達(dá)，包括一組轉(zhuǎn)移相關(guān)基因。Weber等［27］研究證明，可以根據(jù)人外周血細(xì)胞中MALAT1表達(dá)的差異區(qū)分癌癥患者和正常志愿者。因此，MALAT1可作為診斷非小細(xì)胞肺癌的血液生物標(biāo)志物的候選者。Shen等［28］還研究了在 78 例非小細(xì)胞肺癌中，與非腦轉(zhuǎn)移組織相比，肺癌腦轉(zhuǎn)移組織MALAT1的水平顯著升高。由此可見，MALAT1的表達(dá)水平與患者生存相關(guān)聯(lián)。同時，沉默MALAT1抑制腦轉(zhuǎn)移肺癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。因此MALAT1 非常有希望成為治療肺癌的腦轉(zhuǎn)移的靶標(biāo)。

4.2 MALAT1與宮頸癌

Guo等［29］發(fā)現(xiàn)在人屬宮頸癌細(xì)胞系CaSki中沉默MALAT1的表達(dá)，可以抑制細(xì)胞的增殖和遷移。對細(xì)胞周期分析發(fā)現(xiàn)，干擾MALAT1后，G1期細(xì)胞明顯增多，S期細(xì)胞減少，說明MALAT1可以促進(jìn)細(xì)胞從G1期到S期的轉(zhuǎn)換，從而加速細(xì)胞增殖。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在干擾MALAT1時，誘導(dǎo)了凋亡基因caspase-3、caspase-8和Bax的表達(dá)，而降低了Bcl-2和Bcl-xL的表達(dá)。說明MALAT1參與調(diào)控宮頸癌細(xì)胞生長、增殖和凋亡。Jiang等［30］研究證明，宮頸癌細(xì)胞系與正常宮頸鱗狀細(xì)胞樣品進(jìn)行比較，MALAT1表達(dá)上調(diào)。亦證明MALAT1能夠促進(jìn)細(xì)胞的遷移和增殖，值得注意的是，MALAT1的表達(dá)下降與HPV16 E6/ E7的敲低有關(guān)，這表明，HPV是導(dǎo)致MALAT1在宮頸癌鱗狀細(xì)胞癌中活化的重要因素之一。

表1 MALAT1在多種腫瘤中的作用

4.3 MALAT1與肝癌

Luo等［31］根據(jù)轉(zhuǎn)錄分析，發(fā)現(xiàn)MALAT1過度表達(dá)在肝母細(xì)胞瘤HPBL，肝細(xì)胞癌HCC，以及相鄰的肝硬化組織。Lin等［32］發(fā)現(xiàn)在肝癌組織中，MALAT1的表達(dá)較癌旁組織高出 6 倍，并且MALAT1可能成為肝癌診斷的潛在分子標(biāo)志。Lai等［33］收集包括 9 種不同細(xì)胞系，其中1種正常的肝細(xì)胞系L02和8種不同的肝癌細(xì)胞系（HepG2、Hep3B、SMMC7721、HUH7、MHCC97L、MHCC97H、HCCLM3和SKhep1），同時收集了112例HCC病例樣品（其中有 60 例接受了肝移植的病人），并用qPCR檢測了MALAT1的表達(dá)量發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)MALAT1顯著增加了肝移植病人肝癌復(fù)發(fā)的風(fēng)險。多因素分析，MALAT1是預(yù)測肝癌復(fù)發(fā)的獨立預(yù)后因素，可作為一種新的標(biāo)志物用于預(yù)測肝移植后肝癌的復(fù)發(fā)。此外，在HepG2細(xì)胞中抑制MALAT1的表達(dá)，能有效降低細(xì)胞活力、運動、侵襲，并增加細(xì)胞凋亡的敏感性。Wang等［34］發(fā)現(xiàn)癌蛋白相關(guān)蛋白（YAP）可以通過對絲氨酸/富含精氨酸的剪接因子1（Recombinant serine/arginine-rich splicing factor 1，SRSF1）發(fā)揮抑制作用，進(jìn)而從轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)MALAT1的表達(dá)。過表達(dá)的YAP通過與血管動蛋白（Human angiomotin，AMOT）的相互作用，使核內(nèi)的SRSF1受損。而SRSF1本身對MALAT1有拮抗作用，通過YAP對SRSF1的抑制，使這種拮抗作用解除，從而上調(diào)MALAT1的表達(dá)。Wang等還發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)YAP與同時降低SRSF1的表達(dá)將導(dǎo)致細(xì)胞移動性顯著增強，腫瘤快速增殖?？傊赟RSF1、YAP和MALAT1之間，這些數(shù)據(jù)提供了一個新穎的平衡機制，但關(guān)于YAP調(diào)節(jié)長鏈非編碼RNA的具體機制尚不清楚。

4.4 MALAT1與膀胱癌

Ying等［35］通過qPCR檢測了膀胱癌中MALAT1的含量，證實了MALAT1在膀胱癌組織的表達(dá)高于癌旁組織。用siRNA干擾MALAT1，膀胱癌細(xì)胞的遷移能力下降。MALAT1表達(dá)下調(diào)后，與EMT相關(guān)的鋅指E盒結(jié)合同源盒蛋白1（Zinc-finger E-boxbinding homeobox 1，ZEB1）、ZEB2和鋅指轉(zhuǎn)錄因子Slug等蛋白表達(dá)降低，與細(xì)胞黏附相關(guān)的鈣黏連蛋白E-cadherin表達(dá)增加，同時Wnt信號通路中的關(guān)鍵分子β-連環(huán)蛋白也減少。Ying等推測，膀胱癌中高表達(dá)的MALAT1可能通過激活Wnt信號通路促進(jìn)癌細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）來促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。2014年，F(xiàn)an等［36］又發(fā)現(xiàn)MALAT1可與抑制劑zeste 12結(jié)合，而這種結(jié)合會導(dǎo)致E-cadherin和N-caherind表達(dá)增加。Han等［37］檢測了 36 例膀胱尿路上皮癌組織，證實膀胱尿路上皮癌與正常上皮相比較，MALAT1的表達(dá)上調(diào)。同時在膀胱尿路上皮癌T24和5637細(xì)胞中，干擾MALAT1的表達(dá)，抑制細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，降低細(xì)胞運動性。到目前為止，盡管人們對lncRNA的認(rèn)識還不夠全面，但是人們發(fā)現(xiàn)lncRNA可與microRNA相互調(diào)控，從而對腫瘤發(fā)揮作用。Han等［38］發(fā)現(xiàn)hsa-miR-125b可以通過下調(diào)MALAT1的表達(dá)而抑制膀胱癌的發(fā)展。

4.5 MALAT1與食管鱗狀細(xì)胞癌

MALAT1已被證明是各種人類惡性腫瘤的重要參與者，但其在食管鱗狀細(xì)胞癌的作用仍知之甚少。Hu等［39］通過qPCR分析了臨床組織中MALAT1的含量發(fā)現(xiàn)，MALAT1過度表達(dá)于食管鱗狀細(xì)胞癌。在體內(nèi)和體外，沉默MALAT1抑制了腫瘤的增殖，以及細(xì)胞侵襲和遷移能力。MALAT1的沉默也使細(xì)胞周期阻滯在G2/M期，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。同時，Western Blot結(jié)果顯示，MALAT1的沉默使與阻滯G2 / M期相關(guān)聯(lián)的ATM-CHK2通路磷酸化。數(shù)據(jù)表明，MALAT1作為食管癌的癌基因，它通過作用于ATMCHK2通路調(diào)節(jié)食管癌的增長，具體調(diào)節(jié)機制尚不清楚。Wang等［40］發(fā)現(xiàn)在食管癌細(xì)胞中，miR-101和miR-217轉(zhuǎn)錄后調(diào)控MALAT1沉默，MALAT1這種轉(zhuǎn)錄后沉默可顯著抑制食管癌細(xì)胞的增殖，通過阻滯阻滯G2 / M期，這可能是由于MALAT1介導(dǎo)的上調(diào)p21和p27表達(dá)和下調(diào)B-MYB表達(dá)的作用。

4.6 MALAT1與其他腫瘤

在其他腫瘤中，如乳腺癌中，用siRNA干擾MALAT1后，可以觀察到細(xì)胞遷移受到抑制，這說明MALAT1在乳腺癌中起到促進(jìn)遷移的作用［41］。在胃癌SGC-7901細(xì)胞中，干擾MALAT1，可以觀察到細(xì)胞阻滯在G0/G1期，同時也伴隨著細(xì)胞增殖的顯著抑制［42］。在結(jié)腸直腸癌細(xì)胞中，干擾MALAT1，可促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，此外PRKA激酶錨蛋白9（A kinase anchor protein 9，AKAP-9）在mRNA和蛋白質(zhì)水平顯著上調(diào)，而AKAP-9的敲除阻斷MALAT1介導(dǎo)的癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，證明MALAT1可調(diào)節(jié)靶蛋白AKAP-9促進(jìn)結(jié)直腸癌增殖、遷移和侵襲［43］。在人骨肉瘤細(xì)胞中，Dong等［44］發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)和體外，MALAT1的沉默顯著抑制細(xì)胞的增殖和侵襲和轉(zhuǎn)移，推測MALAT1可能通過抑制PI3K / AKT信號通路而促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，總之，MALAT1可以視為人骨肉瘤的治療靶點。MALAT1在許多腫瘤中都高表達(dá)，其功能失調(diào)普遍存在于人類多種惡性腫瘤中，說明了MALAT1與腫瘤具有重要關(guān)系。

5 MALAT1對血管內(nèi)皮細(xì)胞的作用

最近研究發(fā)現(xiàn)MALAT1也參與調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成。已有關(guān)于microRNA調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞功能、血管生長和重塑的報道，但人們對lncRNAs在內(nèi)皮細(xì)胞中的功能知之甚少［45］。

Michalik等［46］發(fā)現(xiàn)了長鏈非編碼RNA在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞HUVEC中的高表達(dá)特征，界定了在體內(nèi)和體外，MALAT1 對內(nèi)皮細(xì)胞和血管生成的功能性作用。在體外，通過siRNA干擾MALAT1的表達(dá)，可增加內(nèi)皮細(xì)胞基礎(chǔ)出芽和促進(jìn)細(xì)胞遷移，反之內(nèi)皮細(xì)胞的出芽也會受到抑制。在siRNA干擾MALAT1表達(dá)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步用VEGF刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞，可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞不連續(xù)的出芽生長，并影響細(xì)胞周期進(jìn)程，使細(xì)胞分裂期S期減少。同時，利用廣泛性抑制長鏈非編碼RNA的抑制劑——GapmeR抑制MALAT1的表達(dá)，也出現(xiàn)了促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞出芽和遷移的現(xiàn)象，加入VEGF后，也誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的不連續(xù)出芽、影響細(xì)胞周期進(jìn)程。由此證實了在體外，MALAT1對內(nèi)皮細(xì)胞出芽、遷移和增殖都有作用。在體內(nèi)，Michalik等利用植物凝集素-B4對出生5 d小鼠的視網(wǎng)膜進(jìn)行染色，可以使視網(wǎng)膜可視化。在敲除MALAT1的小鼠的視網(wǎng)膜切片中可觀察到視網(wǎng)膜的血管叢密度降低，并觀察到視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖受到抑制。在小鼠的單側(cè)下肢缺血模型中，利用GapmeRs抑制MALAT1可減少血流的恢復(fù)和后肢局部缺血后毛細(xì)血管的密度。由此證實了，在體內(nèi)，沉默MALAT1可減少血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、抑制新生血管化、減少后肢局部缺血后的血流恢復(fù)和毛細(xì)血管密度。為了研究MALAT1對內(nèi)皮細(xì)胞增殖的作用，利用qRT-PCR檢測干擾MALAT1表達(dá)后的細(xì)胞周期相關(guān)基因表達(dá)，結(jié)果顯示MALAT1的沉默調(diào)控各種細(xì)胞周期調(diào)控因子的表達(dá)，分裂期S期的調(diào)控蛋白CCNA2、CCNB1、CCNB2等表達(dá)下調(diào)，細(xì)胞周期抑制劑因子p21、p27Kip1等表達(dá)上調(diào)，進(jìn)一步證實MALAT1促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖。

治療性血管新生（Therapeutic angiogenesis）是一種有應(yīng)用前景的治療策略，以促進(jìn)缺血組織的再生［46］。lncRNAs已經(jīng)描述了在內(nèi)皮細(xì)胞出芽過程中起關(guān)鍵作用，但對于在血管生成lncRNAs的作用還沒有被研究［45］。lncRNA MALAT1高度表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞，它是由缺氧誘導(dǎo)，并是內(nèi)皮細(xì)胞增殖的需要。GapmeRs 的沉默或MALAT1基因缺失減少小鼠中新生血管形成。因此，增強MALAT1是可以促進(jìn)血管新生治療一個潛在的戰(zhàn)略。

Puthanveetil等［47］用含有不同葡萄糖水平的培養(yǎng)基培養(yǎng)人的臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，12 h后發(fā)現(xiàn)高葡萄糖水平會引起MALAT1的表達(dá)增加。隨后又證明MALAT1的增加與血清中淀粉樣蛋白抗原3（SAA3）的增加相關(guān)，而SAA3的增加進(jìn)一步伴隨著腫瘤壞死因子α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白細(xì)胞介素6（Interleukin-6，IL-6）的mRNA和蛋白水平增加。這項研究的結(jié)果表明，MALAT1通過活化淀粉樣蛋白抗原3（Serum amyloid A3，SAA3）而上調(diào)葡萄糖誘導(dǎo)的炎性介質(zhì)TNF-α和IL-6。這些關(guān)于MALAT1的新的調(diào)節(jié)機制的發(fā)現(xiàn)對于糖尿病微觀和宏觀血管并發(fā)癥的研究具有重要意義。

Liu等［48］發(fā)現(xiàn)沉默MALAT1能明顯改善糖尿病患者的視網(wǎng)膜病變（Diabetic retinopathy，DR），如周細(xì)胞損失、毛細(xì)管變性、微血管滲漏和視網(wǎng)膜炎癥。此外，沉默MALAT1可以調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和體外血管的生成。研究表示MALAT1的低表達(dá)可作為糖尿病相關(guān)的微血管并發(fā)癥的標(biāo)志。

6 展望

近年來，隨著研究的深入，更多的lncRNA被發(fā)現(xiàn)，更多的疾病與lncRNA的異常表達(dá)有關(guān)。MALAT1作為其中的一員，具有高度保守性，定位于細(xì)胞核，參與基因的剪接，并且通過表觀遺傳控制基因的表達(dá)。MALAT1高度表達(dá)在腫瘤細(xì)胞中，其功能失調(diào)普遍存在于多種惡性腫瘤中，對腫瘤的增殖、凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移都有不同程度的影響，發(fā)揮重要作用，但是其在腫瘤中的生物特性、作用途徑、作用靶點、調(diào)節(jié)機制仍未完全研究清楚，還需進(jìn)行深入研究和探討。例如，目前普遍采用干擾MALAT1的方式，也可過表達(dá)MALAT1，MALAT1功能的過表達(dá)研究可以有助于確定相關(guān)的潛在分子機制。除了腫瘤細(xì)胞，還可探索MALAT1在其他細(xì)胞中的作用，如心肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、炎癥細(xì)胞或心臟成纖維細(xì)胞等。相信通過體內(nèi)外的深入研究將會在更廣的層面上揭示MALAT1的功能及調(diào)控機制，為人類創(chuàng)造更多新的突破口。

［1］ Ponting CP， Belgard TG. Transcribed dark matter：meaning or myth？［J］. Hum Mol Genet， 2010， 19（R2）：R162-168.

［2］ Gutschner T， Diederichs S. The hallmarks of cancer：a long noncoding RNA point of view［J］. RNA Biol， 2012， 9：703-719.

［3］ Ji P， Diederichs S， Wang W， et al. MALAT-1， a novel noncoding RNA， and thymosin beta4 predict metastasis and survival in earlystage non-small cell lung cancer［J］. Oncogene， 2003， 22（39）：8031-8041.

［4］ Kuhn CD， Wilusz JE， Zheng Y， et al. On-enzyme refolding permits small RNA and tRNA surveillance by the CCA-adding enzyme［J］. Cell， 2015， 160（4）：644-658.

［5］ Wilusz JE， Freier SM， Spector DL， et al. 3' end processing of a long nuclear-retained noncoding RNA yields a tRNA-like cytoplasmic RNA［J］. Cell， 2008， 135（5）：919-932.

［6］ Fejes-Toth K， Sotirova V， Sachidanandam R， et al. Posttranscriptional processing generates a diversity of 5'- modified long and short RNAs［J］. Nature， 2009， 457（7232）：1028-1032.

［7］ Gutschner T， Hammerle M， Diederichs S， et al. MALAT1—a paradigm for long noncoding RNA fuction in cancer［J］. J Mol Med（Berl）， 2013， 91（7）：791-801.

［8］ Wilusz JE， Jnbaptiste CK， Lu LY， et al. A triple helix stabilizes the 3' ends of long noncoding RNAs that lack poly（A）tails［J］. Genes Dev， 2012， 26（21）：2392-2407.

［9］ Brown JA， Valenstein ML， Yario TA， et al. Formation of triplehelical structures by the 3'-end sequences of MALAT1 and MENbeta noncoding RNAs［J］. Proc Natl Acad Sci USA， 2012， 109（47）：19202-19207.

［10］ Wilusz JE， Sunwoo H， Spector DL， et al. Long noncoding RNAs：functional surprises from the RNA world［J］. Genes Dev， 2009，23（13）：1494-1504.

［11］ Clemson CM， Hutchinson JN， Sara SA， et al. An architectural role for a nuclear noncoding RNA：NEAT1 RNA is essential for the structure of paraspeckles［J］. Mol Cell， 2009， 33（6）：717-726.

［12］ Bernard D， Prasanth KV， Tripathi V， et al. A long nuclear-retained non-coding RNA regulates synaptogenesis by modulating gene expression［J］. EMBO J， 2010， 29（18）：3082-3093.

［13］ Miyagawa R， Tano K， Mizuno R， et al. Identification of cis- and trans-acting factors involved in the localization of MALAT-1 noncoding RNA to nuclear speckles［J］. RNA， 2012， 18（4）：738-751.

［14］ 楊敏慧， 王雙雙， 王曉燕， 等. 非編碼基因MALAT1功能性序列真核表達(dá)載體的構(gòu)建及其在SW620細(xì)胞中的表達(dá)［J］. 熱帶醫(yī)學(xué)雜志， 2010， 10（3）：248-257.

［15］ Mukherjee B， Tomimatsu N， Amancherla K， et al. The dual PI3K/ mTOR inhibitor NVP-BEZ235 is a potent inhibitor of ATM- and DNA-PKCs-mediated DNA damage responses［J］. Neoplasia，2012， 14（1）：34-43.

［16］ Graveley BR. Sorting out the complexity of SR protein functions［J］. RNA， 2000， 6（9）：1197-1211.

［17］ Tripathi V， Ellis JD， Shen Z， et al. The nuclear-retained noncoding RNA MALAT1 regulates alternative splicing by modulating SR splicing factor phosphorylation［J］. Mol Cell， 2010， 39（6）：925-938.

［18］ Wang JQ， Su LP， Chen XH， et al. MALAT1 promotes cell proliferation in gastric cancer by recruiting SF2/ASF［J］. Biomed Pharmacother， 2014， 68（5）：557-564.

［19］ Bantignies F， Roure V， Comet I， et al. Polycomb- dependent regulatory contacts between distant Hox loci in Drosophila［J］. Cell， 2011， 144（2）：214-222.

［20］ Spector DL， Lamond AI. Nuclear speckles［J］. Cold Spring Harb Perspect Biol， 2010，（2）：a005546.

［21］ Bernstein E， Duncan EM， Masui O， et al. Mouse polycomb proteins bind differentially to methylated histone H3 and RNA and are enriched in facultative heterochromatin［J］. Mol Cell Biol， 2006，26（7）：2560-2569.

［22］ Tripathi V， Shen Z， Chakraborty A， et al. Long noncoding RNA MALAT1 controls cell cycle progression by regulating the expression of oncogenic transcription factor B-MYB［J］. PLoS Genet， 2013， 9（3）：e1003368.

［23］ Yang F， Yi F， Han X， et al. MALAT-1interacts with hnRNP C in cell cycle regulation［J］. FEBS Lett， 2013， 587（19）：3175-3181.

［24］ Tano K， Mizuno R， Okada T， et al. MALAT-1 enhances cell motility of lung adenocarinoma cells by influencing the expression of motility-related genens［J］. FEBS Lett， 2010， 584（22）：4575-4580.

［25］ Schmidt LH， Spieker T， Koschmieder S， et al. The long noncoding MALAT-1 RNA indicates a poor prognosis in non-small cell lung cancer and induces migration and tumor growth［J］. J Thorac Oncol， 2011， 6（12）：1984-1992.

［26］ Gutscher T， H?mmerle M， Eissmann M， et al. The noncoding RNA MALAT1 is a critical regulator of the metastasis phenotype of lung cancer cells［J］. Cancer Res， 2013， 73（3）：1180-1189.

［27］ Weber DG， Johnen G， Casjens S， et al. Evaluation of long noncoding RNA MALAT1 as a candidate blood-based biomarker for the diagnosis of non-small cell lung cancer［J］. BMC Res Notes， 2013， 6：518.

［28］ Shen L， Chen L， Wang Y， et al. Long noncoding RNA MALAT1 promotes brain metastasis by inducing epithelial-mesenchymal transition in lung cancer［J］. J Neurooncol， 2015， 121（1）：101-108.

［29］ Guo F， Li Y， Liu Y， et al. Inhibition of metastasis-associated lung adenocarinoma transcript 1 in CaSki human cervical cancer cells suppresses cell proliferation and invasion［J］. Acta Biochim Biophys Sin（Shanghai）， 2010， 42（3）：224-229.

［30］ Jiang Y， Li Y， Fang S， et al. The role of MALAT1 correlates with HPVin cervical cancer［J］. Oncol Lett， 2014， 7：2135-2141.

［31］ Luo JH， Ren B， Keryanov S， et al. Transcriptomic and genomic analysis of human hepatocellular carcinomas and hepatoblastomas［J］. Hepatology， 2006， 44（4）：1012-1024.

［32］ Lin R， Maeda S， Liu C， et al. A large noncoding RNA is a marker for murine hepatocellular carcinomas and a spectrum of human carcinomas［J］. Oncogene， 2007， 26（6）：851-858.

［33］ Lai M C， Yang Z， Zhou L， et al. Long non-coding RNA MALAT1 overexpression predicts tumor recurrence of hepatocellular carcinoma after liver transplantation［J］. Med Oncol， 2012， 29（3）：1810-1816.

［34］ Wang JY， Wang HM， Zhang Y， et al. Mutual inhibition between YAP and SRSF1 maintains long non-coding RNA， MALAT1-induced tumourigenesis in liver cancer［J］. Cellular Signalling，2014， 26（5）：1048-1059.

［35］ Ying L， Chen Q， Wang Y， et al. Upregulated MALAT-1 contributes to bladder cancer cell migration by inducing epithelial-tomesenchymal transition［J］. Mol Biosyst， 2012， 8：2289-2294.

［36］ Fan Y， Shen B， Tan M， et al. TGF-β-induced upregulation of malat1 promotes bladder cancer metastasis by associating with suz12［J］. Clin Cancer Res， 2014， 20（6）：1531-1541.

［37］ Han Y， Liu Y， Nie L， et al. Inducing cell proliferation inhibition，apoptosis， and motility reduction by silencing long noncoding ribonucleic acid metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1 in urothelial carcinoma of the bladder［J］. Urology，2013， 81（1）：209. e1-7.

［38］ Han Y， Liu Y， Zhang H， et al. Hsa-miR-125b suppresses bladder cancer development by down-regulating oncogene SIRT7 and oncogenic long nocoding RNA MALAT1［J］. FEBS Lett， 2013，587（23）：3875-3882.

［39］ Hu L， Wu Y， Tan D， et al. Up-regulation of long noncoding RNA MALAT1 contributes to proliferation and metastasis in esophageal squamous cell carcinoma［J］. J Exp Clin Cancer Res， 2015， 34：7.

［40］ Wang X， Li M， Wang Z， et al. Silencing of long noncoding RNA MALAT1 by miR-101 and miR-217 inhibits proliferation，migration， and invasion of esophageal squamous cell carcinoma cells［J］. J Biol Chem， 2015， 290（7）：3925-3935.

［41］ Zhao Z， Chen C， Liu Y， et al. 17β-Estradiol treatment inhibits breast cell proliferation， migration and invasion by decreasing MALAT-1RNA level［J］. Biochem Biophys Res Commun， 2014， 445（2）：388-393.

［42］ Wang J， Su L， Chen X， et al. MALAT1 promotes cell proliferation in gastric cancer by recruiting SF2/ASF［J］. Biomed Pharmacother，2014， 68（5）：575-564.

［43］ Yang MH， Hu ZY， Xu C， et al. MALAT1promotes colorectal cancer cell proliferation/migration/invasion via PRKA kinase anchor protein 9［J］. Biochim Biophys Acta， 2015， 1852：166-174.

［44］ Dong Y， Liang G， Yuan B， et al. MALAT1 promotes the proliferation and metastasis of osteosarcoma cells by activating the P13K/Akt pathway［J］. Tumour Biol， 2015， 36（3）：1477-1486.

［45］ Thum T， Fiedler J. LINCing MALAT1 and angiogenesis［J］. Circulation Research， 2014， 114（9）：1366-1368.

［46］ Michalik KM， You X， Manavski Y， et al. Long noncoding RNA MALAT1 regulates endothelial cell function and vessel growth［J］. Circulation Research， 2014， 114（9）：1389-1397.

［47］ Puthanveetil P，Chen S，F(xiàn)eng B，et al. Long non-coding RNA MALAT1 regulates hyperglycaemia induced inflammatory process in the endothelial cells［J］. J Cell Mol Med，2015，DOI：10. 1111/jcmm. 12576.

［48］ Liu JY，Yao J，Li XM，et al. Pathogenic role of lncRNAMALAT1 in endothelial cell dysfunction in diabetes mellitus［J］. Cell Death Dis，2014，e1506. DOI：10.1038/cddis. 2014. 466.

［49］ Wu XS， Wang XA， Wu WG， et al. MALAT1 promotes the proliferation and metastasis of gallbladder cancer cells by activating the ERK/MAPK pathway［J］. Cancer Biol Ther， 2014， 15（6）：806-814.

［50］ Ma KX， Wang HJ， Li XR， et al. Long noncoding RNA MALAT1 associates with the malignant atatus and poor prognosis in glioma［J］. Tumour Biol， 2015， DOI：10.1007/s13277-014-2969-7.

［51］ Pang EJ， Yang R， Fu XB， et al. Overexpression of long noncoding RNA MALAT1 is correlated with clinical progression and unfavorable prognosis in pancreatic cancer［J］. Tumour Biol，2015， 36（4）：2403-2407.

（責(zé)任編輯狄艷紅）

Research Progress on a Long Non-coding RNA MALAT1

SONG Tie-feng YUAN Ying WANG Hui-qin ZHUANG Chun-yu WANG Nan ZHANG Tong-cun
（Laboratory of Molecular Biology and Molecular Pharmacology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457）

Long non-coding RNAs（lncRNAs）are the ones with transcripts that are longer than 200 nt. They do not encode proteins，but regulate the expression levels of the gene as a RNA molecular at transcriptional， post-transcriptional and epigenetic modification. Metastasisassociated lung adenocarcinoma transcript 1（MALAT1）was firstly discovered in non-small cell lung cancer， and has caused the concerns from scholars. MALAT1 located on chromosome 11q13.1 and was highly conserved. In recent years， studies have shown that MALAT1 specifically recruited SR protein family members， was involved in epigenetic regulation and cell cycle regulation. MALAT1， which is highly expressed in many human tumors， promotes tumor proliferation， invasion and metastasis. In addition， recently it is found that MALAT1 plays an important role in angiogenesis. This article systematically reviewed the characteristics and mechanism of MALAT1， as well as its biological function in tumor and vascular systems.

lncRNA；MALAT1；mechanism；tumor；angiogenesis

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.01.005

2015-04-30

國家自然科學(xué)基金項目（31470816，31401170，31171297，31270837，31171303）

宋鐵峰，女，碩士，研究方向：長鏈非編碼RNA在平滑肌中作用的初步探究；E-mail：songtiefeng1025@126.com

王楠，女，教授，研究方向：轉(zhuǎn)錄因子和表觀遺傳修飾在干細(xì)胞分化中的調(diào)控作用；E-mail：wn929@tust.edu.cn張同存，男，教授，研究方向：心血管疾病和腫瘤等重大疾病的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制；E-mail：tony@tust.edu.cn