miR-331-3p在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

李 靜 綜述 張?jiān)破G 審校

miRNA是一種由19～23個(gè)核苷酸組成的單鏈非編碼小RNA分子，在真核生物中廣泛存在，有著高度遺傳穩(wěn)定性。通過(guò)miRNA的“種子序列”與靶基因的3′端非翻譯區(qū)域(3′UTR)結(jié)合[1]，使得靶mRNA降解或者抑制相關(guān)蛋白質(zhì)的合成，從而調(diào)控相關(guān)靶基因的表達(dá)。據(jù)報(bào)道m(xù)iRNA參與細(xì)胞增殖、分化以及凋亡的調(diào)控，并且在人類腫瘤的發(fā)生發(fā)展方面起著重要作用[2-3]。初始miRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)核糖核酸酶的剪接，從而發(fā)展為成熟miRNA[4]，后者通過(guò)與靶基因miRNA的3′UTR結(jié)合達(dá)到抑制其翻譯的目的，因此miRNA可以通過(guò)調(diào)控靶向基因參與腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡和侵襲轉(zhuǎn)移。已有研究結(jié)果表明，某些miRNA在惡性腫瘤中的表達(dá)具有特異性，并且在腫瘤中發(fā)揮調(diào)控作用[5-6]。miR-331-3p作為家族中的一員，位于染色體基因組12q22，其通過(guò)靶向調(diào)控目標(biāo)基因，對(duì)惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展起重要作用。miR-331-3p在前列腺癌中的作用早期已有研究，近期已逐漸被研究人員重視[7]。

1 miR-331-3p與惡性腫瘤的研究

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)miR-331-3p是癌癥相關(guān)的miRNA之一。通過(guò)血清饑餓誘導(dǎo)人類成纖維細(xì)胞進(jìn)入平靜期，miR-331-3p的表達(dá)顯著升高[8]，表明它可能參與控制細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞周期。因此起初可能被視為腫瘤抑制因子。近年來(lái)，miR-331-3p在惡性腫瘤中的作用日益受到關(guān)注，在胃癌[9-10]、前列腺癌[11]及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[12]中，miR-331-3p的表達(dá)明顯下調(diào)。在結(jié)直腸癌細(xì)胞中，miR-331-3p的過(guò)表達(dá)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡并通過(guò)抑制人表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)表達(dá)激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(Caspase-3)。在胃癌中，miR-331-3p作為細(xì)胞增殖的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，通過(guò)直接抑制E2F1基因表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯。因此，miR-331-3p可以被認(rèn)為是腫瘤抑制基因。另一方面，miR-331-3p通過(guò)直接靶向PH結(jié)構(gòu)域和富含亮氨酸的重復(fù)蛋白磷酸酶，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，miR-331-3p在肝細(xì)胞中起致癌的作用[13]。miR-331-3p是否起到腫瘤抑制或促進(jìn)作用取決于腫瘤類型。研究表明miR-331-3p在不同癌癥中表現(xiàn)出了腫瘤抑制或促進(jìn)的作用，但是目前仍需深入研究，了解miR-331-3p更多的致病機(jī)制，這對(duì)腫瘤的治療及癌癥預(yù)防有重要作用，以下就miR-331-3p在不同惡性腫瘤中的表達(dá)特異性做相關(guān)闡述。

2.1 miR-331-3p與宮頸癌

宮頸癌是婦科最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率居我國(guó)女性惡性腫瘤第二位[14]。越來(lái)越多的研究表明，miRNA可通過(guò)調(diào)控靶基因，參與各種信號(hào)通路，進(jìn)而影響宮頸癌的發(fā)生發(fā)展[4]。已有結(jié)果顯示，miR-331-3p可抑制宮頸癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[15]。宮頸癌的主要致病原因?yàn)槿巳轭^瘤病毒(HPV)持續(xù)感染，該病毒作用可打斷正常的宮頸鱗狀上皮的分化，且致病過(guò)程進(jìn)展緩慢[16-17]。鱗狀上皮的基底細(xì)胞被HPV感染并進(jìn)行整合；病毒基因組產(chǎn)物E6和E7介導(dǎo)基底細(xì)胞上皮分化[6]。目前研究表明E6、E7能夠高表達(dá)HPV相關(guān)癌基因蛋白，具有致癌作用[18-20]。研究發(fā)現(xiàn)，E6、E7沉默顯著降低體內(nèi)惡性腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[21]。在當(dāng)前的研究中，神經(jīng)纖毛蛋白(NRP2)的低表達(dá)抑制了E6，E7的表達(dá)。且NRP2 3′非翻譯區(qū)的螢光素酶報(bào)告基因測(cè)定揭示了miR-331-3p對(duì)NRP2的直接調(diào)控。在過(guò)表達(dá)miR-331-3p或抑制NRP2的人軟骨肉瘤細(xì)胞(HCS-2)中使用定量逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)的基因表達(dá)分析揭示了E6，E7的下調(diào)。此外，miR-331-3p過(guò)表達(dá)在蛋白水平上抑制NRP2表達(dá)。Fujii等[15]的研究結(jié)果表明，miR-331-3p在調(diào)節(jié)宮頸癌細(xì)胞增殖中具有重要作用，并且miR-331-3p可能通過(guò)抑制NRP2表達(dá)促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞分化。研究結(jié)果表明miR-331-3p的過(guò)表達(dá)抑制HCS-2和HeLa細(xì)胞中的細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)G2/M期停滯和凋亡?？芍猰iR-331-3p和NRP2有助于抗癌作用。miR-331-3p可通過(guò)調(diào)節(jié)HPV相關(guān)癌基因蛋白的翻譯，從而影響宮頸癌的發(fā)展。綜上所述miR-331-3p可以抑制宮頸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，改善預(yù)后，并調(diào)節(jié)相關(guān)癌基因表達(dá)。然而目前miR-331-3p與宮頸癌的相關(guān)研究較少，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證miR-331-3p與宮頸癌發(fā)生發(fā)展及復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的關(guān)系及意義。

2.2 miR-331-3p與前列腺癌(PCa)

PCa居男性惡性腫瘤第二位[14]。研究發(fā)現(xiàn)miR-331-3p能夠抑制PCa的進(jìn)展，表現(xiàn)出抑癌效應(yīng)[22]，對(duì)公開(kāi)可用的PCa基因表達(dá)數(shù)據(jù)集的分析顯示miR-331-3p表達(dá)與Gleason評(píng)分、腫瘤分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和前列腺特異抗原(PSA)水平呈負(fù)相關(guān)，并且在腫瘤組織中miR-331-3p的表達(dá)相對(duì)于正常前列腺組織中顯著下調(diào)。miR-331-3p的過(guò)表達(dá)降低PCa細(xì)胞生長(zhǎng)、遷移和集落形成，以及小鼠的異種移植瘤起始、增殖和存活。已有研究表明miR-331-3p在前列腺癌細(xì)胞中呈現(xiàn)低表達(dá)。首先，實(shí)驗(yàn)組分析了一組PCa細(xì)胞系(LNCaP，C4-2B，DU145，PC3和22RV1)與正常前列腺上皮細(xì)胞系(RWPE-1)相比較的脫氧羥脯氨酸羥化酶(DOHH)mRNA表達(dá)，發(fā)現(xiàn)DOHH mRNA顯著上調(diào)于所有的PCa細(xì)胞系，且有研究證實(shí)DOHH mRNA 3′-UTR含有182-nt元件，其中有7個(gè)位點(diǎn)是miR-331-3p特異性的直接靶標(biāo)，二者特異性結(jié)合顯著降低DOHH mRNA的翻譯。RT-PCR研究表明，與正常前列腺上皮細(xì)胞相比，PCa細(xì)胞系中DOHH mRNA表達(dá)增加，而miR-331-3p表達(dá)降低。通過(guò)miR-331-3p轉(zhuǎn)染的DU145細(xì)胞的研究，發(fā)現(xiàn)降低了DOHH mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)從而降低了細(xì)胞增殖。eIF5A作為真核翻譯起始因子，對(duì)真核細(xì)胞生長(zhǎng)起關(guān)鍵作用，DOHH可催化eIF5A的激活進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，研究結(jié)果顯示miR-331-3p通過(guò)調(diào)控DOHH表達(dá)和eIF5A活性在控制前列腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)中發(fā)揮了新的作用[24]。綜上所述，miR-331-3p通過(guò)降低DOHH表達(dá)，進(jìn)而抑制eIF5A激活達(dá)到減少前列腺癌細(xì)胞增殖的目的。其次，微陣列分析確定了前列腺癌細(xì)胞中miR-331-3p的七個(gè)新靶點(diǎn)，磷脂酶蛋白γ1(PLCγ1)和Ras樣蛋白A抗體(RALA)的3′非翻譯區(qū)被確認(rèn)為miR-331-3p的靶標(biāo)，突變分析證實(shí)RALA是直接靶標(biāo)。在體外研究中miR-331-3p或RALA siRNA轉(zhuǎn)染PCa細(xì)胞后，RALA的表達(dá)降低，細(xì)胞的增殖、遷移和集落形成能力也降低。RALA表達(dá)與Gleason分級(jí)在兩個(gè)獨(dú)立研究中以及在PCa組織微陣列中呈正相關(guān)，即miR-331-3p可直接抑制RALA通路，減少PCa細(xì)胞增殖及集落形成；使用siRALA和Aurora激酶抑制劑(AKi-II)的協(xié)同處理降低了PCa細(xì)胞的集落形成，而AKi-II與miR-331-3p的組合導(dǎo)致體外PCa細(xì)胞增殖的顯著降低和體內(nèi)PCa異種移植瘤的生長(zhǎng)。已知Ras樣蛋白質(zhì)是小GTP酶家族，其作為調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、存活、生長(zhǎng)、遷移、分化和細(xì)胞骨架活性途徑的分子開(kāi)關(guān)，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)起重要作用，因此，miR-331-3p直接靶向RALA途徑，并且AKi-II的加入對(duì)腫瘤生長(zhǎng)抑制具有協(xié)同作用，提示在PCa中作為組合療法的潛在作用[24]。因此miR-331-3p對(duì)于前列腺癌的治療及疾病評(píng)估發(fā)揮著重要作用。

2.3 miR-331-3p與肝癌

肝細(xì)胞癌(HCC)是主要的癌癥死亡原因之一，已有研究表明在大部分高危肝癌發(fā)病地區(qū)，慢性乙型病毒性肝炎與肝硬化和至少80%的肝癌發(fā)病關(guān)系密切[25]。miR-331-3p高表達(dá)促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移[26]。最新研究顯示，在不同表達(dá)HBV的HCC細(xì)胞系中miR-331-3p的表達(dá)升高。乙型肝炎病毒(HBV)特別是HBx通過(guò)增強(qiáng)其啟動(dòng)子活性來(lái)促進(jìn)miR-331-3p表達(dá)。使用miRNA靶點(diǎn)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)miRBase，我們鑒定生長(zhǎng)抑制蛋白5(ING5)是miR-331-3p的新靶基因。miR-331-3p通過(guò)直接靶向其3′非翻譯區(qū)(3′-UTR)可以抑制ING5的表達(dá)。通過(guò)促進(jìn)miR-331-3p表達(dá)，證實(shí)HBV在mRNA和蛋白質(zhì)水平都抑制ING5。我們的結(jié)果表明miR-331-3p表達(dá)通過(guò)抑制ING5促進(jìn)SMMC7721細(xì)胞的增殖。ING5過(guò)表達(dá)促進(jìn)HCC細(xì)胞系中的細(xì)胞凋亡。我們還發(fā)現(xiàn)在HBV感染的HCC患者的腫瘤組織中ING5表達(dá)比在癌旁組織中的表達(dá)要低。據(jù)報(bào)道在胃癌[28]、口腔鱗狀細(xì)胞癌[29]等疾病中，ING5是一個(gè)腫瘤抑制基因，抑制細(xì)胞生長(zhǎng)并且誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。綜上所述，miR-331-3p被HBV上調(diào)，并通過(guò)抑制ING5表達(dá)促進(jìn)HCC細(xì)胞的增殖。這些數(shù)據(jù)為了解HBV相關(guān)HCC發(fā)病機(jī)制提供了新的見(jiàn)解[27]。由此結(jié)論可知，miR-331-3p在肝癌分子治療中起重要作用。

2.4 miR-331-3p與胃癌

胃癌是癌癥死亡的最常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤，在大多數(shù)患者中，胃癌病情發(fā)展過(guò)程中伴隨著惡性增殖，即大量的惡性細(xì)胞入侵和淋巴轉(zhuǎn)移，死亡率高[30]。研究表明，超表達(dá)miR-331-3p可抑制胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)[31]。HOTAIR作為長(zhǎng)鏈非編碼RNA的一種，為腫瘤生物學(xué)領(lǐng)域的新型分子，最初因其參與原發(fā)性乳腺腫瘤和乳腺癌轉(zhuǎn)移而備受關(guān)注，其中HOTAIR的升高促進(jìn)了癌細(xì)胞發(fā)展[32]，并且其上調(diào)與腫瘤大小、晚期病理分期和廣泛轉(zhuǎn)移相關(guān)，也與胃癌患者總生存期較短相關(guān)。HOTAIR過(guò)表達(dá)促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，而HOTAIR消耗會(huì)抑制細(xì)胞侵襲和細(xì)胞活力，并誘導(dǎo)體內(nèi)和體外的生長(zhǎng)停滯。HOTAIR作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA(ceRNA)，其存在11個(gè)腫瘤抑制性miRNAs結(jié)合位點(diǎn)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR有效地成為miR-331-3p的受體，從而調(diào)節(jié)人表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)的去阻遏，并強(qiáng)化額外水平的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。最后，HOTAIR/HER2陽(yáng)性表達(dá)與晚期胃癌顯著相關(guān)。由此miR-331-3p靶向調(diào)控HOTAIR，二者結(jié)合可降低人表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)蛋白的表達(dá)，進(jìn)而降低胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[31]。綜上所述，基因療法可作為一種新的腫瘤治療方法，目前仍需繼續(xù)深入研究miR-331-3p與胃癌間的相互作用機(jī)制，這將對(duì)臨床治療起到重要作用。

2.5 miR-331-3p與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)

與正常大腦組織細(xì)胞相比，在多形性GBM細(xì)胞中miR-331-3p的表達(dá)顯著降低[12]。Epis等人[12]用合成的miR-331-3p模擬物和陰性對(duì)照miRNA模擬物(miR-NC)在體外瞬時(shí)轉(zhuǎn)染細(xì)胞U-251MG和U-373MG，并隨時(shí)間測(cè)量細(xì)胞活力作為細(xì)胞增殖的量度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，miR-331-3p模擬物轉(zhuǎn)染的細(xì)胞U-251MG增殖明顯減少；我們用含有全長(zhǎng)神經(jīng)纖毛蛋白(NRP2)3′-UTR的螢光素酶報(bào)告基因構(gòu)建體共轉(zhuǎn)染細(xì)胞U-251MG和U-373MG，觀察到相對(duì)于miR-NC轉(zhuǎn)染的U-373MG而言，用miR-331-3p轉(zhuǎn)染U-251MG細(xì)胞通過(guò)Western印跡實(shí)驗(yàn)法檢測(cè)到內(nèi)源性NRP-2蛋白的表達(dá)明顯降低，表示該NRP2 3′-UTR包含用于結(jié)合miR-331-3p的活性靶位點(diǎn)。由此可知miR-331-3p是通過(guò)抑制靶基因NRP2的表達(dá)降低GBM細(xì)胞增殖的。使用轉(zhuǎn)染研究驗(yàn)證了在GBM細(xì)胞系中NRP2 mRNA作為miR-331-3p的靶標(biāo)，并顯示NRP2表達(dá)受miR-331-3p調(diào)控[12]。在體外利用抑制NRP2表達(dá)的RNA干擾(RNAi)方法降低了GBM細(xì)胞系的生長(zhǎng)和克隆形成，進(jìn)一步支持NRP2在高級(jí)別GBM中的促進(jìn)作用。Fakhari等[33]研究表明NRP2作為血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的受體，主要在靜脈血管及淋巴管上皮表達(dá)，可能參與腫瘤的淋巴管再生及轉(zhuǎn)移，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中呈現(xiàn)高表達(dá)，如神經(jīng)母細(xì)胞瘤。綜上所述，過(guò)表達(dá)miR-331-3p通過(guò)減少NRP2的表達(dá)從而抑制GBM細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)的。因此，miR-331-3p有望成為GBM治療的新靶點(diǎn)。

3 小結(jié)及展望

miR-331-3p作為miRNA家族中的一員，被認(rèn)為是腫瘤相關(guān)因子，Wang等[34]通過(guò)對(duì)永生化淋巴母細(xì)胞的研究表明，miR-331-3p與細(xì)胞周期相關(guān)。De Martino等[35]通過(guò)對(duì)缺失高遷移率族蛋白A1(HMGA1)的鼠胚胎成纖維細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，miR-331-3p呈現(xiàn)低表達(dá)，即miR-331-3p參與了HMGA1調(diào)控的生物途徑并發(fā)揮相應(yīng)的功能，表明其在多個(gè)腫瘤及生理過(guò)程中發(fā)揮重要作用，現(xiàn)已成為癌癥研究的熱點(diǎn)。近期相關(guān)研究表明miR-331-3p的異常表達(dá)與多種腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，其可能作為一種新型的分子靶點(diǎn)在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮類似癌基因和抑癌基因的作用，但是目前相關(guān)研究成果及產(chǎn)出較少，因此我們需要進(jìn)一步深入研究miR-331-3p在癌癥中治療的應(yīng)用及其他未涉及的癌癥中的表達(dá)及功能機(jī)制，這對(duì)腫瘤的治療及干預(yù)具有重大臨床意義。

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