ANRASSF1與腫瘤的研究進(jìn)展

黃顯聰 王長春 毛偉敏

ANRASSF1（antisense intronic noncoding RASSF1 RNA）也稱為RASSF1-AS1，是一個(gè)轉(zhuǎn)錄自Ras相關(guān)區(qū)域家族1A（RAS-association domain family member 1A，RASSF1A）的基因位點(diǎn)的反義內(nèi)含子長鏈非編碼RNA（lncRNA）。研究表明ANRASSF1具有位置特異性調(diào)控作用，可以選擇性抑制其在RASSF1異構(gòu)體上所重疊的反義轉(zhuǎn)錄區(qū)表達(dá)，且其轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控僅作用于RASSF1A。ANRASSF1在多種腫瘤中過表達(dá)，且與RASSF1A的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，在細(xì)胞增殖、遷移、細(xì)胞周期控制和細(xì)胞凋亡等進(jìn)程中起重要作用，有望作為腫瘤診斷及預(yù)后判斷生物標(biāo)志物，并作為RASSF1A位置特異性調(diào)控治療靶點(diǎn)，為腫瘤治療提供新思路。本文就ANRASSF1在腫瘤中的位置特異性調(diào)控機(jī)制及臨床研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 ANRASSF1的概述

1.1 ANRASSF1的來源

2004年，REIS等［1］首次報(bào)道了與 RASSF1A 密切相關(guān)的反義內(nèi)含子非編碼RNA——ANRASSF1。該團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建和使用富含內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄本的cDNA微陣列平臺，在前列腺癌中發(fā)現(xiàn)此非編碼RNA表達(dá)水平與前列腺癌分化程度密切相關(guān)，兩者呈正相關(guān)。隨后，該研究組成員NAKAYA等［2］在后續(xù)研究中基于公共mRNA和表達(dá)序列標(biāo)簽（expressed sequence tags，ESTs）數(shù)據(jù)庫，對人內(nèi)含子非編碼RNA的基因組進(jìn)行作圖及表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)部分內(nèi)含子非編碼RNA與蛋白編碼基因轉(zhuǎn)錄自相同基因位點(diǎn)，且兩者的表達(dá)模式存在關(guān)聯(lián)，提示內(nèi)含子RNA對蛋白編碼基因的外顯子有調(diào)控作用。ANRASSF1的轉(zhuǎn)錄區(qū)是與蛋白編碼區(qū)重疊lncRNA的其中之一。在更早的人類基因核心啟動(dòng)子鑒定結(jié)果中，基于人類ESTs數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的生物信息學(xué)分析已發(fā)現(xiàn)了一個(gè)跨越ANRASSF1和RASSF1C轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的雙向啟動(dòng)子區(qū)［3-4］，且有研究報(bào)道，這種重疊的正義/反義轉(zhuǎn)錄區(qū)普遍存在［5-7］。

1.2 ANRASSF1的結(jié)構(gòu)及位置特異性

BECKEDORFF 等［8］在前期研究［1-2］基礎(chǔ)上，對ANRASSF1進(jìn)一步深入研究。通過公共ESTs數(shù)據(jù)庫篩查確定ANRASSF1轉(zhuǎn)錄區(qū)是定位于RASSF1基因上的一個(gè)內(nèi)含子區(qū)域，是長度為580 bp的基因組，且位于RASSF1C異構(gòu)體上游，并與RASSF1A的外顯子2相互重疊。與RASSF1基因位點(diǎn)的蛋白編碼mRNA對比，ANRASSF1表達(dá)呈反義轉(zhuǎn)錄。KONG等［9］采用編碼電位計(jì)算器工具證實(shí)ANRASSF1為lncRNA，且若根據(jù)lncRNA相對蛋白質(zhì)編碼基因所在的位置進(jìn)行分類［10-13］，ANRASSF1是一個(gè)長度大于200個(gè)核苷酸的新型反義內(nèi)含子lncRNA，主要位于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)小室內(nèi)并通過RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄而來，但不能轉(zhuǎn)錄成蛋白［14］。此外，ANRASSF1與RASSF1A基因表達(dá)密切相關(guān)。ANRASSF1在RASSF1基因位點(diǎn)中的表達(dá)獨(dú)立于蛋白編碼基因之外，調(diào)控作用僅在RASSF1A啟動(dòng)子區(qū)，但并不影響RASSF1C啟動(dòng)子或其他4個(gè)相鄰的腫瘤抑制基因位點(diǎn)的啟動(dòng)子。因只有與反義轉(zhuǎn)錄重疊的RASSF1A亞型受影響，故ANRASSF1介導(dǎo)的基因抑制有高度的位置特異性，其可能通過對RASSF1A的位置特異性進(jìn)行調(diào)控而在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

2 ANRASSF1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

2.1 ANRASSF1介導(dǎo)RASSF1A表達(dá)影響腫瘤進(jìn)展

RASSF1A是一個(gè)腫瘤抑制基因，屬于RASSF1亞型。RASSF1A基因是腫瘤發(fā)生的重要調(diào)控因子，已成為研究的熱點(diǎn)之一。研究報(bào)道RASSF1可調(diào)節(jié)一系列細(xì)胞功能，如RASSF1A可作為Ras效應(yīng)器而介導(dǎo)K-ras和TNF-α的促凋亡作用；通過微管相關(guān)蛋白（microtubule-associated proteins，MAPs）調(diào)節(jié)微管蛋白動(dòng)力，影響細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和侵襲能力；通過毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)突變基因（ataxia telangiectasia mutated，ATM）和C19ORF5維持基因組穩(wěn)定性；經(jīng)p120E4F、Cdc20和后期促進(jìn)復(fù)合物（anaphase-promotingcomplex，APC）調(diào)控細(xì)胞周期等［15-16］。研究發(fā)現(xiàn)，在多種腫瘤中RASSF1A常因啟動(dòng)子高甲基化引起沉默而表達(dá)缺失，而RASSF1A的高頻率沉默在腫瘤發(fā)展中起關(guān)鍵作用［17-18］。RASSF1A是ANRASSF1的位置特異性調(diào)控靶點(diǎn)，而ANRASSF1可參與RASSF1A基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控。ANRASSF1通過RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄后，可與RASSF1A的DNA及pre-mRNA相互作用，從而調(diào)控RASSF1A表達(dá)。且ANRASSF1與RASSF1A表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，在各種原發(fā)腫瘤及疾病中，其高表達(dá)是導(dǎo)致RASSF1A低表達(dá)的主要原因，在致使細(xì)胞功能紊亂中起重要作用［19-20］。如上所述，ANRASSF1主要通過調(diào)控RASSF1A表達(dá)而在維持基因組穩(wěn)定性、細(xì)胞周期控制、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞侵襲等起關(guān)鍵作用，進(jìn)而影響腫瘤進(jìn)展。

2.2 ANRASSF1在轉(zhuǎn)錄水平對RASSF1A表達(dá)的調(diào)控機(jī)制

研究表明，在宮頸癌HeLa細(xì)胞系、乳腺癌及前列腺癌細(xì)胞系中ANRASSF1與RASSF1A的mRNA及蛋白表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)，且ANRASSF1過表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞增殖，并抑制細(xì)胞凋亡［8，21］。研究發(fā)現(xiàn)ANRASSF1在轉(zhuǎn)錄水平上對RASSF1A的調(diào)控機(jī)制為ANRASSF1通過RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄后，仍可與轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)相連而形成 lncRNA-DNA 復(fù)合物，促使 PRC2（EED、SUZ12和EZH2等）結(jié)合至RASSF1A DNA啟動(dòng)子區(qū)域，實(shí)現(xiàn)組蛋白H3K27三甲基化，從而抑制組蛋白特定氨基酸位置的翻譯后修飾，致使染色質(zhì)致密化和異染色質(zhì)形成，進(jìn)而抑制基因轉(zhuǎn)錄［8，22-25］。其中有2個(gè)顯著的特征：一是RASSF1A啟動(dòng)子中的H3K27三甲基化程度取決于與PRC2結(jié)合的ANRASSF1水平；二是PRC2的招募僅可在RASSF1A啟動(dòng)子區(qū)域?qū)е翲3K27me3水平顯著升高，在RASSF1C啟動(dòng)子或相鄰的基因位點(diǎn)均未見抑制性標(biāo)記積累。另有研究發(fā)現(xiàn)ANRASSF1表達(dá)水平的改變僅調(diào)控RASSF1A表達(dá)，對RASSF1C表達(dá)、RASSF1C啟動(dòng)子以及RASSF1位點(diǎn)相鄰的基因啟動(dòng)子（具明顯特征的腫瘤抑制基因?yàn)門USC2和NPRL2）并未產(chǎn)生影響［26-27］?？梢?，只有與反義轉(zhuǎn)錄重疊的RASSF1A亞型受ANRASSF1表達(dá)水平改變的影響，而lncRNA ANRASSF1所介導(dǎo)的基因抑制是以高度位置特異性表觀遺傳調(diào)控的方式起作用。

2.3 ANRASSF1在轉(zhuǎn)錄后水平對RASSF1A表達(dá)的調(diào)控機(jī)制

GUO等［28］在心血管疾病的心肌纖維化過程中發(fā)現(xiàn)了ANRASSF1在轉(zhuǎn)錄后水平對RASSF1A的表達(dá)進(jìn)行負(fù)調(diào)控。該項(xiàng)研究報(bào)道ANRASSF1通過與RASSF1A mRNA的外顯子2直接結(jié)合而形成RNARNA復(fù)合物，抑制RASSF1A mRNA的翻譯，降低蛋白表達(dá)水平，從而顯著促進(jìn)IL-1β和ROS生成，以及上調(diào) TNF-α、IL-1β、pro-Col-I 和 α-SMA 的 mRNA 表達(dá)水平以及 p-p65、NF-κB、TNF-α、α-SMA 和 NF-α、IL-1β的蛋白表達(dá)水平。其中，ROS在心肌纖維化中可直接作用及參與細(xì)胞因子和生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［29］。NF-κB可以調(diào)控DNA轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞因子產(chǎn)生和細(xì)胞存活［30］。TNF-α和IL-1β則是促炎性細(xì)胞因子，為多種纖維化疾病的關(guān)鍵靶點(diǎn)［31］。Col-I來源于成纖維細(xì)胞，在正常細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)和生長、腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用［32］。α-SMA在局部成纖維細(xì)胞中過表達(dá)［33］。ANRASSF1過表達(dá)能激活肥大和纖維化相關(guān)的下游信號傳導(dǎo)，并增強(qiáng)心肌成纖維細(xì)胞的活化和炎癥反應(yīng)，從而加重心肌纖維化，同時(shí)亦可能通過調(diào)控以上因子而影響腫瘤細(xì)胞增殖及遷移能力。

由此可見，ANRASSF1在對RASSF1A基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控中，無論是位置特異性表觀遺傳調(diào)控中經(jīng)PRC2所致的RASSF1A DNA啟動(dòng)子甲基化沉默，還是RNA-RNA復(fù)合物所致的負(fù)調(diào)控mRNA翻譯，均可導(dǎo)致RASSF1A表達(dá)水平下調(diào)，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移，抑制細(xì)胞凋亡，進(jìn)而在腫瘤發(fā)生中起重要作用。

3 ANRASSF1在腫瘤中的表達(dá)

目前已有臨床研究報(bào)道ANRASSF1在前列腺癌、乳腺癌和胃癌等腫瘤中的表達(dá)情況［1，34-35］。REIS等［1］在前列腺癌組織的內(nèi)含子RNA表達(dá)譜分析中首次報(bào)道了ANRASSF1在前列腺癌組織中異常過表達(dá)，且與前列腺癌分化程度呈正相關(guān)。IRANPOUR等［34］在分析lncRNA作為乳腺癌診斷及預(yù)后指標(biāo)的研究中發(fā)現(xiàn)，與匹配的癌旁組織相比，ANRASSF1在乳腺癌組織，尤其在三陰性乳腺癌組織中高表達(dá)，且ANRASSF1表達(dá)與her2/neu陰性狀態(tài)顯著相關(guān)，而與腫瘤分期、腫瘤大小、ER和PR狀態(tài)等臨床特征無關(guān)，認(rèn)為檢測ANRASSF1表達(dá)可能有助于三陰性乳腺癌患者制定個(gè)體化治療方案。然而，因納入研究的樣本量較少，該研究未進(jìn)行與生存時(shí)間的相關(guān)性分析。KANGARLOUEI等［35］報(bào)道 ANRASSF1在胃腺癌細(xì)胞中高表達(dá)；相較鄰近癌旁組織，發(fā)現(xiàn)其在胃癌組織中呈高表達(dá)，而ANRASSF1與患者臨床病理特征的相關(guān)性分析表明，ANRASSF1表達(dá)與TNM分期、腫瘤分級、腫瘤大小、幽門螺桿菌感染狀況無關(guān)?？梢姡诟鞣N腫瘤中ANRASSF1多表現(xiàn)為高表達(dá)狀態(tài)，并參與腫瘤的發(fā)生。

4 小結(jié)

在人類基因組中，大部分轉(zhuǎn)錄RNA是反義表達(dá)于已知基因的內(nèi)含子區(qū)。高通量技術(shù)使越來越多的lncRNAs被識別，lncRNA轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平的作用機(jī)制亦得以更深入研究，且揭示了其在多種細(xì)胞進(jìn)程中的關(guān)鍵作用。ANRASSF1作為一個(gè)新型反義內(nèi)含子lncRNA，在多種癌癥和疾病發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用，與RASSF1A基因表達(dá)密切相關(guān)的ANRASSF1所具有的高度位置特異性調(diào)控作用便是一種新型調(diào)控機(jī)制。目前研究發(fā)現(xiàn)ANRASSF1在轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平所導(dǎo)致的RASSF1A表達(dá)水平下調(diào)，可引起細(xì)胞顯著增殖、遷移及細(xì)胞抑制凋亡，從而在腫瘤發(fā)生中起重要作用。靶向lncRNAs的治療方法已經(jīng)成為一種新的治療策略，而靶向lncRNAs治療主要通過誘導(dǎo)位置特異性內(nèi)源性基因表達(dá)上調(diào)實(shí)現(xiàn)［36-37］。ANRASSF1的治療靶點(diǎn)有可能逆轉(zhuǎn)PRC2在RASSF1A啟動(dòng)子區(qū)引入的抑制性染色質(zhì)修飾及RNA-RNA復(fù)合物所致的RASSF1A mRNA翻譯負(fù)調(diào)控，從而促進(jìn)RASSF1A表達(dá)上調(diào)。而lncRNA-ANRASSF1作為ANRASSF1位置特異性調(diào)控的治療靶點(diǎn)，有望作為新的治療靶點(diǎn)。但目前ANRASSF1在腫瘤中具體作用的信號通路及機(jī)制仍不清楚，未來進(jìn)一步全面了解ANRASSF1的作用機(jī)制及其生物學(xué)特征，深入研究其在腫瘤與其他疾病發(fā)生和發(fā)展中的作用，有望為腫瘤治療提供新的思路。