miRNA-449在腫瘤中的研究進(jìn)展The Research Progress of MiRNA-449 in Tumors

林愛琴

摘 要

miRNA-449是細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期阻滯和/或細(xì)胞分化的強(qiáng)有力誘導(dǎo)劑，通過調(diào)控相關(guān)靶基因的表達(dá)變化影響細(xì)胞周期進(jìn)程，在腫瘤的發(fā)生、增殖和分化中起著重要作用。在這篇綜述中，我們將介紹和討論miRNA-449在細(xì)胞命運(yùn)及腫瘤發(fā)生中的最新研究進(jìn)展，包括miR-34/449 家族的由來;miR-449調(diào)控的信號通路及其對細(xì)胞命運(yùn)的影響;以及miR-449在腫瘤中的表達(dá)及調(diào)控等方面，以便我們更深入地了解miR-449在分化、發(fā)育和腫瘤發(fā)生中作用。

關(guān)鍵詞

miRNA-449;腫瘤;調(diào)控

中圖分類號： R730.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 10 . 64

miR-449包括miR-449a/b以及后來發(fā)現(xiàn)的miR-449c，他們與p53應(yīng)答的miR-34屬于同一家族。然而，細(xì)胞周期調(diào)控的不是p53，而是轉(zhuǎn)錄因子E2F1誘導(dǎo)miR-449。多項研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-449通過作用多種信號因子抑制腫瘤的生長、入侵和轉(zhuǎn)移，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡和分化，包括NOTCH通路，血管內(nèi)皮生長因子，RB-E2F通路，WNT-β-連環(huán)蛋白信號通路，腫瘤蛋白P53等。

在這篇綜述中，我們總結(jié)了目前miR-449決定細(xì)胞命運(yùn)的有關(guān)知識，并討論了miR-449在腫瘤中的最新研究進(jìn)展，包括其在腫瘤中的異常表達(dá)及其分子作用機(jī)制，從而為未來探索miR-449在細(xì)胞調(diào)節(jié)，以及在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用提供方向。

MicroRNAs

miRNA 是一種小片段非編碼RNA，具有高度保守性與時間、組織特異性，代表了一類新的基因表達(dá)調(diào)控因子。miRNA在細(xì)胞質(zhì)中通過促進(jìn)靶基因mRNA降解（完全互補(bǔ)）或翻譯抑制（不完全匹配）調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成[1]。它們廣泛分布在真核生物和原核生物中，在進(jìn)化中高度保守，有些miRNA無所不在，而有些僅分布在特定的組織細(xì)胞中。近年來研究發(fā)現(xiàn)，miRNA參與調(diào)節(jié)各種生物學(xué)過程，包括細(xì)胞分化、增殖、運(yùn)動、凋亡、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和癌變等。因此，提高對miRNA生物合成和功能的了解有助于我們對疾病發(fā)生機(jī)制的研究。

MicroRNAs 中的miR-34/449 家族

microRNA-34 （miR-34）被報道在多種人類癌癥中表達(dá)異常，其中，miR-34a單獨編碼，其同源物miR-34b和c共享一個共同的初級轉(zhuǎn)錄。由于其與眾所周知的腫瘤抑制因子p53具有協(xié)同作用，被認(rèn)為是一種腫瘤抑制因子，能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞系的凋亡和細(xì)胞周期阻滯。miR-34通過EMT轉(zhuǎn)錄因子、p53和一些重要的信號通路參與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT），在抑制腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮重要作用[2]。

miR-449簇，編碼高度保守的miR-449a、b和c，由于與miR-34具有相似的序列和二級結(jié)構(gòu)而被歸為同一個家族。在人類基因組中，miR-449簇位于5號染色體的高度保守區(qū)域，CDC20B基因第二內(nèi)含子上，該區(qū)域已被確定為癌癥易感位點，miR-449a的異常表達(dá)可能與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。最近報告顯示，miR-449表達(dá)受S期促進(jìn)控制轉(zhuǎn)錄因子E2F1[3]調(diào)控，且其可誘導(dǎo)在腫瘤細(xì)胞凋亡，無論p53的狀態(tài)如何。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)miR-449及其宿主基因CDC20B在睪丸和肺組織中表達(dá)水平較高，提示它們在這些組織中可能發(fā)揮著特殊作用。

miR-449調(diào)控的信號通路及其對細(xì)胞命運(yùn)的影響

miR-449或其同源物miR-34可調(diào)控多個靶點，調(diào)控部分重疊的信號通路。我們將舉例說明細(xì)胞命運(yùn)決定的有關(guān)信號通路途徑。

E2F和p53通路

在多種細(xì)胞類型中，miR-449被證明可以引起細(xì)胞周期阻滯，有些細(xì)胞更傾向于表達(dá)野生型p53。這主要與細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDKs）、周期蛋白（Cyclin D1/E2）、CDK調(diào)節(jié)的CDC25家族磷酸酶（通過活性位點的去磷酸化激活CDKs）、以及E2F轉(zhuǎn)錄因子等細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子的下調(diào)有關(guān)[4]。目前研究發(fā)現(xiàn)，miR-449阻止細(xì)胞進(jìn)入S期主要通過以下兩種機(jī)制：一是直接下調(diào)E2Fs的表達(dá);二是通過調(diào)控CDKs-Rb-E2Fs信號通路間接抑制E2Fs的轉(zhuǎn)錄活性。細(xì)胞命運(yùn)的決定是在細(xì)胞周期的G1期決定的，在這個階段必須在增殖、靜止、分化、凋亡或衰老之間做出選擇。因此，miR-449是細(xì)胞命運(yùn)決定的潛在調(diào)控因子。

miR-449除了可以引起細(xì)胞周期阻滯、靜止或分化外，還可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[4]。其中部分通過下調(diào)組蛋白去乙?；窰DAC1和SIRT1來激活p53通路，但令人費(fèi)解的是miR-449也能促進(jìn)p53缺失細(xì)胞的凋亡。而有意思的是E2F通路和和p53通路與miR-449之間的交互調(diào)控關(guān)系。miR-449對E2F通路是負(fù)反饋，對p53通路是正反饋，并加強(qiáng)了E2F1-p53之間的相互依賴[3]。作為對DNA損傷的反應(yīng)，在癌癥中，轉(zhuǎn)錄因子p53和E2F1均被解除控制，被激活并可誘導(dǎo)促凋亡基因。然而，E2F1通過誘導(dǎo)p14arf穩(wěn)定p53，并通過誘導(dǎo)p53同源蛋白TAp73增加p53應(yīng)答基因的反式活化，而p53的激活通過增加CDK抑制劑p21基因的轉(zhuǎn)錄編碼導(dǎo)致E2F1的失活。

Notch信號途徑

Notch信號通過受體和配體的相互作用在兩個細(xì)胞之間起作用。哺乳動物有四個notch同源基因，Notch1-Notch 4，以及五個notch配體， JAG1、JAG2、DLL1、DLL3-4。配體與其受體的結(jié)合導(dǎo)致受體的分裂，進(jìn)而進(jìn)入細(xì)胞核，誘導(dǎo)分裂家族的多毛增強(qiáng)子表達(dá)轉(zhuǎn)錄抑制因子。活躍的Notch信號通常在未成熟和正在增殖的細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)。

有研究發(fā)現(xiàn)在兩棲類表皮細(xì)胞和人類粘液纖毛氣道上皮細(xì)胞中有notch信號的特異性表達(dá)。Notch蛋白及其配體在肺的發(fā)育過程中不斷表達(dá)，直至成年;這與miR-449在出生前肺中的表達(dá)量最高，并逐漸下降至成年期呈負(fù)相關(guān)[5]。此外，在肺癌中，notch信號通路可促進(jìn)ras-介導(dǎo)的腫瘤發(fā)生，而miR-449在肺癌中表達(dá)下調(diào)[6]?？梢姡琋otch信號通路可能與肺的發(fā)育以及肺癌的形成有關(guān)。

miR-449在腫瘤中的表達(dá)及調(diào)控

近年來，miRNA-449在腫瘤的發(fā)生，增殖和分化中起著越來越重要的作用。有研究[7]發(fā)現(xiàn)在肝癌細(xì)胞中，轉(zhuǎn)染miR-449使其過表達(dá)后，可以促進(jìn)肝癌細(xì)胞的凋亡、抑制其增殖，而組蛋白去乙?；福℉DAC）可通過抑制miR-449激活肝細(xì)胞生長因子信號通路。Jeon等[8]發(fā)現(xiàn)，miR-449a/b在原發(fā)肺癌組織中表達(dá)降低，其靶基因HDAC1表達(dá)水平升高;而且miR-449a/b和HDAC抑制劑共同處理顯著抑制了肺癌細(xì)胞的生長。miR-449b可以下調(diào)CCND1和E2F3的表達(dá)。另有研究發(fā)現(xiàn)miR-449b可以靶向下調(diào)CCND1和E2F3表達(dá)，調(diào)控結(jié)腸癌細(xì)胞的細(xì)胞周期與細(xì)胞增殖;miR-449在胃癌組織和細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào)[4]。在乳腺癌中，下調(diào)的miRNA-449通過靶向腫瘤蛋白D52（TPD52）促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲[9]，而miRNA-449b-5p通過抑制CREPT-mediated Wnt /β-catenin信號通路抑制乳腺癌細(xì)胞的生長和入侵[10]。從以上研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)miR-449在腫瘤中可能扮演著抑癌基因的角色。

在幾項研究中發(fā)現(xiàn)[3-5]miR-449的表達(dá)與其宿主基因CDC20B共同調(diào)控，部分是通過轉(zhuǎn)錄因子E2F1的反式激活作用實現(xiàn)的。然而，在粘液纖毛分化中觀察到的miR-449表達(dá)的強(qiáng)烈增加很難歸因于E2F1，因為在這一過程中該因子的水平保持不變[5]。迄今為止，miR-449表達(dá)的組織特異性及在分化過程中被大量誘導(dǎo)的調(diào)控機(jī)制仍不清楚。然而，可以想象，負(fù)責(zé)粘液纖毛上皮的轉(zhuǎn)錄因子可能參與了粘液纖毛分化中miR-449/CDC20B的誘導(dǎo)。由于miRNA與基因之間存在著復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控關(guān)系，有關(guān)miR-449的表達(dá)調(diào)控仍需進(jìn)一步研究。

展望

miR-449在細(xì)胞中的作用，是簡單的細(xì)胞周期阻滯、永久的分化或衰老，甚至是凋亡，都必須進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控。在未來的研究中，可能會揭示額外的信號通路影響這一決定，以及miR-449為什么優(yōu)先誘導(dǎo)未分化細(xì)胞死亡。為了回答所有關(guān)于miR-449在分化、發(fā)育和腫瘤發(fā)生中作用的問題，需要靶向基因中斷或組織特異性miR-449過表達(dá)的動物模型。

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