長鏈非編碼RNA在胃癌中的調(diào)控機制及中藥對其作用的研究概況

余嘉惠 劉 煊， 李 琦 陸 燁 綜述 岳小強 審校

人類基因組DNA約93%被轉(zhuǎn)錄為RNA，在這當(dāng)中用在編碼蛋白質(zhì)方面的核酸序列具體比例大約為2%，剩下98%的核酸序列全部是編碼能力低或者根本不具有編碼功能的非編碼RNA(noncoding RNA，nc RNA)，而且大部分被轉(zhuǎn)錄成長度超過200個核苷酸的LncRNA[1]。因為絕大部分長鏈RNA不編碼蛋白[2]，所以在很長一段時間里它被人們誤認為是無功能的“翻譯噪音”[3]。目前高通量測序等很多新技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，大量的研究證明，在人體細胞的正常增殖與分化方面LncRNA發(fā)揮著十分重要的作用，能夠參與很多的調(diào)控過程，例如染色質(zhì)修飾、X染色體沉默、轉(zhuǎn)錄激活等，并且和很多類型的疾病存在關(guān)聯(lián)，特別在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展以及侵襲轉(zhuǎn)移方面具有重要的作用[4]。胃癌屬于常見的、異質(zhì)性惡性腫瘤，在世界病死率方面始終占據(jù)前三位，近年來，在胃癌的惡性行為控制方面，LncRNA參與基因調(diào)控的重要性獲得了大量的關(guān)注[5]。中醫(yī)藥治療是我國胃癌綜合診治體系的重要組成部分，多途徑、多靶點的綜合干預(yù)是其主要作用優(yōu)勢，圍繞LncRNA這個靶點的中醫(yī)藥方面的研究目前還處于萌芽階段，但是這方面的研究已經(jīng)引起關(guān)注，逐步成為熱點。

1 Lnc RNA簡介

從LncRNA的產(chǎn)生來看，具體是由RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄與可變剪接得到，其長度具有很強的變異性，其中有的能夠延長到100 kb[6]。相關(guān)研究作出評估，就LncRNA在人類基因組中的數(shù)量來看大概有15 000個，它的轉(zhuǎn)錄水平與蛋白編碼基因比較要低一些，并呈現(xiàn)出組織特異性的特征[7]。在轉(zhuǎn)錄本中，盡管LncRNA占的比例很大，但就目前來看，分子結(jié)構(gòu)已明確的LncRNA可以說是極少。Niazi等[8]分析研究了204個LncRNA的功能性，最終掌握了LncRNA的一些結(jié)構(gòu)特征，其中包括內(nèi)含子的數(shù)量特別少、堿基對中含有的GC的量十分低、不具有開放閱讀框架、起始密碼子等。Novikova等[9]研究表明，部分LncRNA通過與miRNA配對結(jié)合，對編碼基因表達水平進行轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)；有的LncRNA可能與信使RNA(message RNA，mRNA)反義結(jié)合，對它的剪切過程進行調(diào)節(jié)。另外，在調(diào)控功能中，LncRNA分子的二級結(jié)構(gòu)與三級結(jié)構(gòu)均具有重要的作用。

2 LncRNA主要作用機制

LncRNA發(fā)揮作用具體體現(xiàn)在以下方面(圖1)：(1)募集轉(zhuǎn)錄因子至靶基因的啟動區(qū)實現(xiàn)對基因表達的成功激活，或同DNA產(chǎn)生RNA，使得靶基因啟動子區(qū)與轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合受到阻止，對基因的表達產(chǎn)生抑制作用；(2)可以參與常染色質(zhì)控制以及異染色質(zhì)之間的平衡關(guān)系，或同染色質(zhì)重塑復(fù)合體之間互相影響，參與組蛋白的修飾與染色質(zhì)的重塑；(3)可以通過與RNA發(fā)生作用，作為小干擾RNA(siRNA)靶定其他RNAs分子，促進其發(fā)生降解；或干擾mRNA的剪切進而產(chǎn)生不同的剪切形式；或參與mRNA前體分子(Precursor)的可變剪接調(diào)控，使得轉(zhuǎn)錄組具有更高的復(fù)雜性；可以和特定的蛋白質(zhì)之間發(fā)生結(jié)合，對蛋白質(zhì)的活性進行調(diào)節(jié)，對蛋白質(zhì)的細胞具體定位產(chǎn)生影響作用。

圖1 LncRNA作用機制Figure 1 Functional mechanism of LncRNA

3 與胃癌惡性行為相關(guān)的LncRNA及其作用機制

LncRNA和胃癌惡性行為存在十分緊密的關(guān)系，目前已經(jīng)研究證明大量的LncRNA和胃癌惡性行為存在影響關(guān)系(表1)。隨著研究的進一步深入，LncRNA對胃癌惡性行為的具體影響機制慢慢被人們所了解。

3.1 通過與DNA相互作用影響胃癌惡性行為

LncRNA可以靶向作用于DNA。以LncRNA-FENDRR為例，LncRNA-FENDRR同相鄰的叉頭蛋白F1發(fā)生結(jié)合，對部分DNA啟動子片段產(chǎn)生作用[10]。LncRNA-ANRIL通過直接結(jié)合CDKN2B轉(zhuǎn)錄子并募集PRC來抑制CDKN2A/B基因座上的基因，從而實現(xiàn)對腫瘤發(fā)生發(fā)展的干預(yù)[11]。LncRNA-CCAT2通過與TCF7L2相互作用調(diào)控WNT信號通路，影響胃癌惡性行為[12]。LncRNA-HULC通過與EZH2 NKD2相互作用調(diào)節(jié)EZH2和NKD2的轉(zhuǎn)錄過程，促進胃癌細胞的增殖[13]。LncRNA-ZFAS1能夠抑制KLF2和NKD2的表達，促進胃癌細胞增殖[14]。c-Myc通過上調(diào)LncRNA-CCAT1，直接綁定至啟動子區(qū)域，促進胃癌細胞增殖和侵襲[15]。

3.2 通過與RNA相互作用影響胃癌惡性行為

3.2.1 LncRNA和mRNA之間的影響作用 LncRNA-GHET1能夠增加c-Myc mRNA的表達穩(wěn)定性實現(xiàn)對胃癌細胞增殖的調(diào)節(jié)與控制[16]。LncRNA-TINCR則通過影響KLF2 mRNA的表達影響胃癌細胞的增殖以及凋亡[17]。同時，LncRNA調(diào)控mRNA的降解可以實現(xiàn)對胃癌惡性行為的影響，Gong等研究發(fā)現(xiàn)LncRNA和mRNA 3′-UTR的ALU元件的不完全配對，形成Stau1結(jié)合位點促進Stau1與mRNA結(jié)合，導(dǎo)致mRNA降解，從而調(diào)控下游轉(zhuǎn)錄物豐度達到對腫瘤細胞的影響。

3.2.2 LncRNA與miRNA相互作用 LncRNA與microRNA(miRNA)相互作用的方式有多種，LncRNA既可被miRNA調(diào)控，也可以調(diào)控miRNA的表達。有研究證明，LncRNA-AC130710對于miR-129-5p是靶基因，它的表達水平會受miR-129-5p的影響，最終實現(xiàn)對胃癌預(yù)后的調(diào)控[18]。LncRNA-TUSC7通過抑制miR-23b的表達來抑制腫瘤細胞的增殖[19]。LncRNA-RMRP可以和miR-141協(xié)同作用進而實現(xiàn)調(diào)節(jié)ZF3表達的降低，影響細胞周期活動，進而對胃癌惡性行為產(chǎn)生影響[20]。LncRNA-H19能夠與miR-675促進增殖和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)影響胃癌的發(fā)生[21]。LncRNA-ANRIL通過靶向調(diào)節(jié)miR-99a和miR-449a調(diào)控mTOR CDK6/E2F1通路，促進胃癌增殖。LncRNA-GAS5負向調(diào)控miR-23a影響胃癌惡性行為[22]。LncRNA-MALAT1通過靶向調(diào)節(jié)miR-202，降低Gli2的表達促進胃癌進展[23]。LncRNA-TUG1通過抑制miR-144參與胃癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程調(diào)控胃癌侵襲轉(zhuǎn)移[24]。LncRNA-UCA1通過下調(diào)miR-27b增加胃癌的多藥耐藥[25]。LncRNA與miRNA或是競爭拮抗或是協(xié)同，對胃癌的惡性行為產(chǎn)生重要影響。

表1 同胃癌惡性行為存在影響關(guān)系的長鏈非編碼RNA

3.2.3 LncRNA以競爭性內(nèi)源RNA的角色發(fā)揮自身的影響作用 很多研究證明，LncRNA以競爭性內(nèi)源RNA的角色(Competing endougenous RNA，ceRNA)對腫瘤的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn)LncRNA FERlL4在胃癌中表達水平顯著降低，且FERlL4的表達水平與PTEN mRNA表達水平呈正相關(guān)。FERlL4可以借助MRE與miR-106a-5p結(jié)合，使miR-106a-5p對PTEN的抑制性影響降低。在FERIL4的低表達影響下，miR-106a-SP能夠更加有效地抑制PTEN，最終引起PTEN mRNA及蛋白表達水平的降低，對胃癌的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生促進作用。在胃癌組織中，LncRNA-GAPLINC高表達，與CD44競爭性結(jié)合miR-311-3p使得miR-311-3p對CD44的抑制作用受到影響，CD44表達水平提高，促進細胞的遷移，同時調(diào)節(jié)增殖進程[26]。HOTAIR通過與胃癌細胞內(nèi)miR-331-3p上的人上皮細胞生長因子受體2(HER2)miRNA反應(yīng)元件競爭性結(jié)合，使HER2與miR-331-3p的結(jié)合減少，抑制了miR-331-3p對HER2的降解作用，間接上調(diào)細胞中HER2的表達水平，進而調(diào)控胃癌細胞的增殖、遷移等進程[27]。LncRNA-MEG3通過競爭性內(nèi)源RNA上調(diào)Bcl-2，作用于miR-181a ，促進胃癌進展[28]。

3.3 通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)影響胃癌惡性行為

3.3.1 與組蛋白修飾復(fù)合物相互作用 LncRNA與組蛋白修飾復(fù)合物相互配合，進行染色質(zhì)修飾，調(diào)節(jié)生命進展。研究表明，位于LncRNA-HOTAIR 5′末端位置的前300 nt核酸序列與PRC2結(jié)合，促進組蛋白H3K27甲基化，進而抑制相關(guān)基因；HOTAIR的3′端700 nt核酸序列和其他復(fù)合體(具體涉及LSD1、REST、CoREST)相互影響并發(fā)生作用，使組蛋白 H3K4去甲基化而拮抗相關(guān)基因的活化。

3.3.2 與某些蛋白酶相互作用 LncRNA-lin00152通過與特異性糖蛋白SP1相互作用調(diào)控PI3K/Akt通路促進胃癌細胞生長和轉(zhuǎn)移[29]。LncRNA-SPRY4-IT1通過調(diào)節(jié)細胞周期蛋白促進胃癌發(fā)生，同時能夠改變E-cadherin表達，介導(dǎo)上皮細胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑從而促進胃癌細胞的轉(zhuǎn)移[30]。LncRNA-ncRuPAR在胃癌組織中低表達，能夠通過蛋白酶激活受體-1(Protease-activated receptor-1，PAR-1)調(diào)控血管生成影響胃癌侵襲轉(zhuǎn)移[31]。

4 以LncRNA為靶點的胃癌惡性行為的中醫(yī)藥防治

中醫(yī)藥治療作為我國胃癌綜合診療中的重要一環(huán)，近年來隨著對其作用機制研究的日漸深入，被認為是一個涉及多靶點、多途徑的復(fù)雜過程。圍繞LncRNA為靶點的關(guān)于中醫(yī)藥防治方面的研究尚處于起步階段，報道較少，目前能查及的文章不足十篇，主要以中藥單藥及其有效成分研究為主。如：薯蕷皂苷元能夠抑制三種胃癌細胞株的增殖，且能夠降低LncRNA-HOTAIR的表達[32]。另外某些中藥單體可以對基因轉(zhuǎn)錄過程產(chǎn)生影響，可能與LncRNA有一定關(guān)系，如苦參堿誘導(dǎo)SGC7901細胞miRNA表達譜發(fā)生了變化[33]；蘆薈大黃素可以影響納米脂質(zhì)體介導(dǎo)的反向半胱氨酸蛋白酶3基因轉(zhuǎn)染，從而影響胃癌細胞增殖[34]；防己甲素在人胃癌BGC-823細胞中通過調(diào)整細胞周期起到的抗增殖和凋亡作用[35]；去甲斑蝥素可以通過線粒體依賴信號通路誘導(dǎo)人胃癌細胞AGS凋亡[36]。圍繞LncRNA這個靶點，相關(guān)的中藥治療機理方面的研究需要在今后不斷深入。

5 小結(jié)與展望

隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，和胃癌異常表達存在一定關(guān)系的LncRNA被大量發(fā)現(xiàn)，其在腫瘤方面的作用與機制逐漸被了解，有望為今后胃癌的診斷、預(yù)后與判定提供新的分子標(biāo)記物，為臨床治療提供有利的作用靶點。圍繞LncRNA為靶點而研究的抗腫瘤新藥必定會促進今后臨床治療的發(fā)展。

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