長(zhǎng)鏈非編碼RNA與mTOR在腫瘤中的相關(guān)研究進(jìn)展

于健鵬 綜述，孫李斌，魏江浩，尚芝群，牛遠(yuǎn)杰 審校

(天津市泌尿外科研究所/天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院泌尿外科 300211)

長(zhǎng)鏈非編碼RNA與mTOR在腫瘤中的相關(guān)研究進(jìn)展

于健鵬 綜述，孫李斌，魏江浩，尚芝群，牛遠(yuǎn)杰△審校

(天津市泌尿外科研究所/天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院泌尿外科 300211)

長(zhǎng)鏈非編碼RNA；哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白；腫瘤

哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是一種相對(duì)保守的絲/蘇氨酸蛋白激酶(AKT)，與細(xì)胞凋亡、自噬、遷移黏附等密切相關(guān)，尤其是參與了腫瘤細(xì)胞的增殖和凋亡過程而得到普遍的關(guān)注[1]，其異?；罨?jīng)常出現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞中。在臨床腫瘤治療中，mTOR是重要的治療靶點(diǎn)，也在某些中草藥治療中發(fā)揮作用[2]，然而，mTOR抑制劑并不能使腫瘤得到很好的控制。近幾年基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的飛速發(fā)展，使得長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)在正常組織和腫瘤組織中的差異性表達(dá)逐步被人們所重視，數(shù)量眾多的lncRNA表達(dá)異常與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，其中部分lncRNA與mTOR相關(guān)通路密切相關(guān)，mTOR可以調(diào)控lncRNA的表達(dá)水平，促進(jìn)或者抑制腫瘤的發(fā)展。本文就二者緊密關(guān)系的最新進(jìn)展進(jìn)行綜述，為mTOR抑制劑及相關(guān)靶向治療提供新的思路。

1 mTOR及其生物學(xué)功能

mTOR是1994年從酵母中分離得到的一種AKT，相對(duì)分子質(zhì)量為289×103，為磷酸肌醇激酶3(PI3K)相關(guān)激酶(PIKKs)家族一員，由HEAT重復(fù)序列、FAT結(jié)構(gòu)域、FRB激酶結(jié)構(gòu)域、CD結(jié)構(gòu)域、NRD及FATC結(jié)構(gòu)域構(gòu)成。在細(xì)胞內(nèi)mTOR通過形成兩種復(fù)合體mTORC1和mTORC2而發(fā)揮作用，其中mTORC1由mTOR、Raptor、mLST8、PRAS40、Deptor和Tti1/Tel2復(fù)合物組成，mTORC2由mTOR、mLST8、Deptor、Rictor、mSIN1、Protor1/2和Tti1/Tel2復(fù)合物組成，mTOR為兩種復(fù)合物共同的催化亞單位。mTORC1對(duì)雷帕霉素(RAPA)敏感，可在營養(yǎng)因素、能量、氧含量等刺激后調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的翻譯和細(xì)胞的代謝活動(dòng)，相對(duì)地，mTORC2對(duì)RAPA耐受，對(duì)于營養(yǎng)、能量信號(hào)刺激也不敏感[3]，并且對(duì)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的翻譯無直接作用[4]。

mTOR為PI3K-AKT-mTOR信號(hào)通路的關(guān)鍵激酶[5]，包括RTK-PI3K-PKB/AKT-TSC2/TSC1-Rheb-mTOR1/mTOR2-S6K s/4E-BP1[6]，該通路通過促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)的表達(dá)刺激腫瘤血管形成的方式，促進(jìn)腫瘤的增殖轉(zhuǎn)移和調(diào)控腫瘤細(xì)胞的凋亡等多種途徑參與機(jī)體腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。多種信號(hào)刺激能夠激活細(xì)胞表面的酪氨酸蛋白激酶受體(receptor tyrosine kinases,RTK)[7]，進(jìn)而激活PI3K將細(xì)胞外信號(hào)傳至細(xì)胞內(nèi)。PI3K被激活后可以將二磷酸肌醇(PIP2)磷酸化為三磷酸肌醇(PIP3)，進(jìn)而完全激活A(yù)KT?；罨腁KT通過磷酸化TSC2阻礙了TSC2與TSC1形成復(fù)合體，減弱了對(duì)Rheb的抑制，從而激活mTOR，另外AKT也能夠直接激活mTOR。活化的mTOR磷酸化S6Ks和4E-BP1兩個(gè)靶蛋白而發(fā)揮作用[8]。

2 lncRNA及其生物學(xué)功能

全基因組和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得非編碼RNA(ncRNA)進(jìn)入人們關(guān)注的視野，其中IncRNA在個(gè)體正常發(fā)育和疾病發(fā)生中的重要作用更是被重視。IncRNA是真核細(xì)胞中發(fā)生轉(zhuǎn)錄但不翻譯且轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度在200 nt以上的ncRNA分子，約占RNA總量的98%。根據(jù)lncRNA與蛋白質(zhì)編碼基因的位置關(guān)系，可以將lncRNA分為以下幾種類型：(1)外顯子lncRNA，是指lncRNA外顯子與蛋白質(zhì)編碼基因外顯子有交叉；(2)內(nèi)含子lncRNA，是指其一個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因的內(nèi)含子中，不與外顯子交叉；(3)重疊lncRNA，是指lncRNA的內(nèi)含子中包含了蛋白質(zhì)編碼基因；(4)基因間lncRNA，是指lncRNA位于兩個(gè)相鄰的蛋白質(zhì)編碼基因之間[9-10]。

近年研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA可通過表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控多個(gè)層面來調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，通過X 染色體失活、基因印記、染色質(zhì)重塑、轉(zhuǎn)錄激活與干擾等機(jī)制發(fā)揮其生物學(xué)功能，在生物體生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老等過程中發(fā)揮重要作用[11]。研究表明lncRNA可能通過以下機(jī)制調(diào)節(jié)基因的表達(dá)：(1)與轉(zhuǎn)錄因子或者RNA聚合酶作用促進(jìn)或者抑制靶基因的表達(dá)；(2)lncRNA招募染色質(zhì)修飾復(fù)合體或者其他因子到特異性的基因位點(diǎn)發(fā)揮作用；(3)從某基因的啟動(dòng)子區(qū)轉(zhuǎn)錄的lncRNA可結(jié)合到該啟動(dòng)子區(qū)調(diào)節(jié)該基因的表達(dá)；(4)lncRNA與剪切調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合，影響靶RNA的可變剪切；(5)lncRNA能夠被剪成miRNA發(fā)揮作用；(6)lncRNA作為“miRNA海綿”來調(diào)節(jié)基因的表達(dá)；(7)lncRNA與翻譯因子相互作用抑制或促進(jìn)翻譯過程；(8)lncRNA可連接它的靶mRNA來影響mRNA的穩(wěn)定性，從而調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)水平[12]。若lncRNA出現(xiàn)異常表達(dá)，則可引起多種疾病的發(fā)生，特別是腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，還能夠用于腫瘤預(yù)后的評(píng)價(jià)。

3 lncRNA與mTOR的關(guān)系

3.1 growth arrest-specific 5(GAS5) GAS5的基因是一種核仁小分子RNA(snoRNA)的宿主基因，位于人類染色體1q25，長(zhǎng)度630 nt[13-14]，屬于 5′-terminal oligopyrimidine tract(5′-TOP)基因家族成員[15]，5′末端的寡聚核糖核苷酸序列決定了其生物學(xué)特性。近年來研究發(fā)現(xiàn)，GAS5在乳腺癌、結(jié)直腸癌、前列腺癌、膀胱癌等中表達(dá)水平明顯降低，其過表達(dá)可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。有研究在雄激素依賴(LNCaP)、雄激素敏感(22Rv1)及雄激素非依賴(PC-3和DU145)的細(xì)胞系中加入mTOR抑制劑，進(jìn)行RT-PCR分析，結(jié)果表明mTOR抑制劑提高了內(nèi)生GAS5的轉(zhuǎn)錄水平，促進(jìn)了細(xì)胞的凋亡，抑制了腫瘤的生長(zhǎng)[16]。沉默GAS5的LNCaP和22Rv1對(duì)mTOR抑制劑的敏感性降低，轉(zhuǎn)染GAS5的PC-3和DU145對(duì)mTOR抑制劑的敏感性增高。因此，GAS5很可能能夠反饋調(diào)節(jié)mTOR抑制劑的活性，在給予mTOR抑制劑治療的同時(shí)靶向提高GAS5的轉(zhuǎn)錄水平可能會(huì)提高前列腺癌患者對(duì)mTOR抑制劑的敏感性，為提高mTOR抑制劑對(duì)前列腺癌化療療效提供了新的輔助策略。Williams等[17]研究也表明，mTOR抑制劑能夠提高GAS5的表達(dá)水平，并且沉默GAS5能使得白血病T細(xì)胞和原代人T細(xì)胞的增殖免受mTOR抑制劑的抑制，說明GAS5參與了mTOR抑制劑的作用過程。

3.2 colorectal neoplasia differentially expressed(CRNDE) CRNDE位于人類第16號(hào)染色體上，全長(zhǎng)約200 kb，為結(jié)直腸癌中表達(dá)升高最明顯的基因[18]。CRNDE不僅具有組織特異性，也表現(xiàn)出時(shí)序特點(diǎn)，在成人結(jié)直腸黏膜、肝和白細(xì)胞中極少表達(dá)，卻在睪丸、乳腺和皮膚中高表達(dá)[19]。而且CRNDE在某些正常組織細(xì)胞中不表達(dá)，僅在癌細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，說明其在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。Wang等[20]通過qRT-PCR測(cè)定了37例神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者的標(biāo)本，CRNDE升高最多可達(dá)50倍，并且研究發(fā)現(xiàn)CRNDE能夠促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。給予神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞RAPA處理，抑制mTOR，可使細(xì)胞增殖率下降，同時(shí)c-myc和細(xì)胞周期蛋白D1等增殖相關(guān)的表達(dá)會(huì)明顯下調(diào)，而p53、PTEN等腫瘤抑制基因則明顯上調(diào)。若敲除CRNDE，mTOR信號(hào)通路下游的P70S6K的磷酸化水平降低，細(xì)胞增殖率下降，與RAPA處理結(jié)果相似，說明CRNDE表達(dá)升高可能參與了mTOR對(duì)其下游分子的磷酸化，促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。此外，Ellis等[21]研究顯示，PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路能夠調(diào)節(jié)CRNDE的核轉(zhuǎn)錄水平，抑制其轉(zhuǎn)錄。因此，在給予mTOR抑制劑的同時(shí)可能增強(qiáng)了CRNDE的轉(zhuǎn)錄，又一次激活mTOR下游分子的生物學(xué)活性，影響了mTOR抑制劑的作用效果。

3.3 基因間長(zhǎng)鏈非編碼RNA-p21(large intergenic non-coding RNA-p21,lincRNA-p21) lincRNA-p21的功能具有多潛能性[22-23]，是瓦伯格效應(yīng)的一個(gè)調(diào)節(jié)因子，還能調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮的形成，血管平滑肌的增殖凋亡[24]。Chou等[25]通過蛋白過表達(dá)、siRNA轉(zhuǎn)染等方式發(fā)現(xiàn)mTOR能夠在乳腺癌細(xì)胞中磷酸化熱休克因子(HSF1)，提高HSF1依賴的HuR的表達(dá)，進(jìn)而控制lincRNA-p21的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。因此，在給予mTOR抑制劑的同時(shí)靶向lincRNA-p21可能會(huì)增強(qiáng)腫瘤的抑制作用。

3.4 尿路上皮癌相關(guān)抗原1(urothelial cancer-associated 1，UCA1) UCA1是通過去抑制雜交技術(shù)從同一個(gè)患者的膀胱移形細(xì)胞癌標(biāo)本BLS-211和BLZ-211兩個(gè)細(xì)胞系中篩查克隆出來的。有研究發(fā)現(xiàn)，UCA1在膀胱癌中高表達(dá)并且增強(qiáng)了膀胱癌細(xì)胞體內(nèi)體外的腫瘤性行為[26-27]，說明UCA1在膀胱癌進(jìn)展中起到了致瘤作用。Li等[28]通過qPCR和Western blot等方法發(fā)現(xiàn)UCA1能夠經(jīng)mTOR-STAT3信號(hào)通路誘導(dǎo)己糖激酶2(hexokinase 2，HK2)的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的糖酵解，使得人們對(duì)于腫瘤代謝機(jī)制有了更深入的認(rèn)識(shí)，說明UCA1作為臨床治療的潛在靶點(diǎn)，其致瘤作用可能被mTOR抑制劑部分阻斷。

3.5 FLJ11812 FLJ11812位于TGF-β2轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β2(transforming growth factor,TGF-β2)的3′非轉(zhuǎn)錄區(qū)。Ge等[29]通過基因芯片、RNA-ChiP等技術(shù)發(fā)現(xiàn)3-benzyl-5-((2-nitrophenoxy) methyl)-dihydrofuran-2(3H)-one(3BDO)能夠靶向FK506連接蛋白1A(FK506-binding protein 1A,FKBP1A 12 ×103)來激活mTOR，并且3BDO在激活mTOR后可以增強(qiáng)T細(xì)胞限制性的細(xì)胞內(nèi)抗原1(T-cell-restricted intracellular antigen-1,TIA1)的磷酸化，降低FLJ11812的細(xì)胞內(nèi)水平，使得自噬相關(guān)基因13(autophagy-related 13，ATG 13)蛋白表達(dá)降低，減少細(xì)胞自我吞噬的發(fā)生，說明了抑制mTOR可以增強(qiáng)FLJ11812的表達(dá)，抑制細(xì)胞的增殖，從而抑制腫瘤的發(fā)展轉(zhuǎn)移。

4 展 望

靶向mTOR的腫瘤治療雖然日趨成熟，但仍然存在一些不足，僅僅對(duì)腎細(xì)胞癌、鞘狀細(xì)胞淋巴瘤和子宮內(nèi)膜癌的治療效果較為明顯。而且，對(duì)mTOR抑制劑發(fā)揮作用的相關(guān)具體機(jī)制仍不夠清楚。近年隨著分子生物學(xué)新技術(shù)的大量出現(xiàn)，lncRNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用逐漸清晰化。其中，部分lncRNA與mTOR相互作用，為研究mTOR在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的相關(guān)機(jī)制提供了新的思路，有可能將mTOR相關(guān)作用機(jī)制闡述清楚，從而為mTOR相關(guān)治療的改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)，優(yōu)化mTOR抑制劑在臨床中的應(yīng)用策略以提高療效。隨著對(duì)mTOR相關(guān)通路認(rèn)識(shí)的深入及參與的相關(guān)lncRNA的不斷發(fā)現(xiàn)，可為腫瘤治療提供更多的思路和理論依據(jù)。

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于健鵬(1990-)，在讀碩士研究生，主要從事前列腺癌病因?qū)W相關(guān)方面研究?！?/p>

，E-mail:yuanjieniu01@outlook.com。

0.3969/j.issn.1671-8348.2017.18.042

R730.23

A

1671-8348(2017)18-2569-03

2017-01-14

2017-03-18)