SR蛋白家族對腫瘤發(fā)生發(fā)展影響的研究進(jìn)展

李夢仙　俞建昆　溫艷萍　吳翰欣　高凌　劉曉曉　邰文琳

【摘要】 SR（serine/arginine-rich protein）蛋白作為反式作用因子的一類，通過與順式作用元件的結(jié)合來調(diào)控選擇性剪接。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，SR蛋白家族不同成員在許多腫瘤中表達(dá)量存在顯著差異，通過調(diào)控腫瘤相關(guān)基因的選擇性剪接過程從而影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。本文就近年來已有文獻(xiàn)報(bào)道的SR蛋白家族部分成員在不同腫瘤疾病進(jìn)展過程中所發(fā)揮的作用及機(jī)制簡要做一綜述。

【關(guān)鍵詞】 選擇性剪接 SR蛋白 剪接因子 腫瘤

Research Progress on Effect of SR Protein Family on Tumor Occurrence and Development/LI Mengxian， YU Jiankun， WEN Yanping， WU Hanxin， GAO Ling， LIU Xiaoxiao， TAI Wenlin. //Medical Innovation of China， 2020， 17（15）： -172

[Abstract] SR （serine/arginine-rich protein） protein， as a class of important splicing factors， plays an important role in the formation of mature mRNA by alternative splicing of precursor mRNA （pre-mRNA）. In recent years， studies have found that SR protein family had significant differences in the expression of many tumors， and it affects the occurrence and development of tumors by regulating the alternative splicing process of tumor-related genes. In this paper， the role and mechanism of some members of the SR protein family reported in recent literature in the progression of different tumor diseases are briefly reviewed.

[Key words] Alternative splicing SR protein Splicing factors Tumor

First-authors address： Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University， Kunming 650118， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2020.15.043

1977年首次有文獻(xiàn)報(bào)道了真核生物“斷裂基因”的存在，即大多數(shù)蛋白質(zhì)編碼基因是由外顯子（exon）和內(nèi)含子（intron）組成的，其中外顯子序列編碼蛋白質(zhì)，而內(nèi)含子通常是非編碼的[1-2]。pre-mRNA去除內(nèi)含子連接外顯子變成成熟mRNA這一過程被稱之為RNA的剪接。它包括組成性剪接（constitutive splicing，CS）和選擇性剪接（alternative splicing，AS）。其中AS是指在pre-mRNA選擇不同的剪接位點(diǎn)或者是外顯子不同的組合方式形成結(jié)構(gòu)不同的成熟mRNA，進(jìn)而翻譯成功能各不相同的蛋白質(zhì)的過程。pre-mRNA通過選擇性剪接形成成熟的mRNA的過程對于真核生物基因的表達(dá)調(diào)控是至關(guān)重要的。AS過程受到順式作用因子和反式作用元件的調(diào)控。其中富含絲氨酸和精氨酸的SR蛋白（serine/arginine-rich protein）是反式作用因子的一類。該蛋白家族作為重要的剪接因子在剪接過程中發(fā)揮著重要的角色。本文就SR蛋白家族部分成員在不同腫瘤中扮演的角色簡要做一綜述。

1 SR蛋白簡介

SR蛋白（SR protein），全稱SRSF（serine/arginine-rich splicing factor），是一類富含絲氨酸/精氨酸的剪接因子。它們具有相似的結(jié)構(gòu)域，即位于氨基末端（N末端）的RNA識別結(jié)構(gòu)域（RNA recognition motif，RRM結(jié)構(gòu)域）和位于羧基末端（C末端）含有高度磷酸化的絲氨酸和精氨酸的結(jié)構(gòu)域（arginine/serine-rich domain，RS結(jié)構(gòu)域）。在AS過程中SR蛋白首先通過RRM結(jié)構(gòu)域去特異性地結(jié)合pre-RNA來確定剪接的部位，并且RRM結(jié)構(gòu)域偏向于結(jié)合外顯子剪接增強(qiáng)子（exon splicing enhancers，ESE）序列從而誘導(dǎo)SRSFs靶基因的選擇性剪接[3];RS結(jié)構(gòu)域主要通過蛋白-蛋白之間的相互作用，募集其他剪接因子到RNA上完成剪接復(fù)合體的組裝來進(jìn)行剪接[4]這一生理過程。SR蛋白的磷酸化狀態(tài)對SR蛋白的功能也有重要影響，如RNA結(jié)合特異性、剪接因子活性等功能[5-9]。SR蛋白根據(jù)RRM結(jié)構(gòu)域的不同可以分為兩組，一組SR蛋白有兩個(gè)RRM結(jié)構(gòu)域，即RRM1結(jié)構(gòu)域和RRM2結(jié)構(gòu)域，包括SRSF1、SRSF4、SRSF5、SRSF6和SRSF9，剩余SR蛋白則只含有一個(gè)RRM結(jié)構(gòu)域[10]，其中SRSF7還包含一個(gè)可以結(jié)合RNA的鋅指結(jié)構(gòu)域[11]。有研究報(bào)道過，SR蛋白N末端至少應(yīng)含有一到兩個(gè)RNA識別結(jié)構(gòu)域（RRM結(jié)構(gòu)域），其次是位于下游的RS結(jié)構(gòu)域應(yīng)至少含有50個(gè)氨基酸，其中絲氨酸精氨酸含量在40%以上。并且對人源性的12種SR蛋白進(jìn)行了統(tǒng)一的命名，見表1[10]。

2 AS的調(diào)控及意義

AS過程受到多種元素的調(diào)節(jié)，包括順式作用元件和反式作用因子[12]。順式作用元件包括剪接增強(qiáng)子和沉默子，根據(jù)所在物理位置的不同又可分為：外顯子剪接增強(qiáng)子（exonic splicing enhancer，ESE）、內(nèi)含子剪接增強(qiáng)子（intron splicing enhancer，ISE）、外顯子剪接沉默子（exon splicing silencer，ESS）和內(nèi)含子剪接沉默子（intron splicing silencer，ISS）。增強(qiáng)子促進(jìn)剪接的發(fā)生，沉默子抑制剪接的發(fā)生。SR蛋白是反式作用因子的一類。它只有與

pre-mRNA上的順式作用元件結(jié)合以后才能發(fā)揮作用，即SR蛋白通過募集其他剪接因子來促進(jìn)剪接。

一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄的pre-mRNA通過SR蛋白家族所發(fā)揮的AS作用產(chǎn)生了不同的轉(zhuǎn)錄本，這些轉(zhuǎn)錄本包含不同的外顯子組合，有時(shí)也含有內(nèi)含子或其部分，在基因翻譯表達(dá)中產(chǎn)生了多種功能的蛋白質(zhì)。僅AS異構(gòu)體的存在就極大地增加了細(xì)胞和有機(jī)體的復(fù)雜性，并可能通過產(chǎn)生額外的調(diào)控機(jī)制和基因功能的多樣化而促進(jìn)生物的進(jìn)化。Oltean[13]報(bào)道過在人類基因組中有超過90%的基因表達(dá)受到AS的調(diào)控，使得同一基因可以產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)亞型，甚至是功能相反的異構(gòu)體。說明AS在基因轉(zhuǎn)錄后表達(dá)過程中是一種廣泛發(fā)生的分子調(diào)控機(jī)制。

3 SR蛋白成員在腫瘤中的功能

文獻(xiàn)[14-19]報(bào)道表明SR蛋白家族的很多成員在不同腫瘤中都存在著表達(dá)量異常的情況。其中SRSF1、SRSF9已被證實(shí)在腫瘤中扮演原癌基因的角色。文獻(xiàn)[14]報(bào)道過SRSF1在非小細(xì)胞肺癌、胃癌、乳腺癌中高表達(dá)，文獻(xiàn)[15-17]報(bào)道SRSF3在卵巢癌、宮頸癌和口腔癌中高表達(dá)，文獻(xiàn)[18]報(bào)道SRSF9在腦癌、結(jié)腸癌、肺癌以及皮膚癌中高表達(dá)，文獻(xiàn)[19]報(bào)道SRSF12在肝癌中表達(dá)下調(diào)等。并且通過對AS研究的逐步深入，發(fā)現(xiàn)在不少腫瘤中不僅存在著剪接因子表達(dá)量的異常，同時(shí)還存在著一些AS異常事件的發(fā)生。如文獻(xiàn)[20]報(bào)道過TCF4作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄“雙重調(diào)控開關(guān)”，其功能狀態(tài)不同主要是由于其羧基末端的剪接異常引起的，導(dǎo)致TCF4在不同腫瘤中發(fā)揮促癌或抑癌的功能;Zheng等[21]研究報(bào)道APP、VEGFA和NUMB的AS異?？赡茉谝认賹?dǎo)管腺癌的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。

3.1 SRSF9介導(dǎo)的腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制 SRSF9已被研究證實(shí)是一個(gè)原癌基因，且在腦癌、結(jié)腸癌、肺癌等腫瘤組織中與正常組織相比表達(dá)量明顯增高[18]。Bcl-2家族與細(xì)胞凋亡這一生理功能息息相關(guān)。其中Bcl-x作為Bcl-2家族中的重要成員，其通過AS可以產(chǎn)生兩種功能截然相反的剪接異構(gòu)體，一類是抑制細(xì)胞凋亡的Bcl-xL，另一類是促進(jìn)細(xì)胞凋亡的Bcl-xS。有研究報(bào)道在鄰近Bcl-xL供體位點(diǎn)上游的86個(gè)核苷酸區(qū)域（B3）內(nèi)，有兩個(gè)可以刺激Bcl-xL 5'端剪接位點(diǎn)剪接的作用元件ML2和AM2[22]。SRSF9通過跟ML2-AM2結(jié)合，可以使剪接方式由Bcl-xS向Bcl-xL轉(zhuǎn)換，從而減少了促凋亡蛋白Bcl-xS表達(dá)水平，增加了抑凋亡蛋白

Bcl-xL的的表達(dá)水平。B3區(qū)域內(nèi)同時(shí)也含有一個(gè)Bcl-xL抑制性的作用元件。該作用元件與U1 snRNP（U1 small nuclear ribonucleoprotein）結(jié)合并且只有當(dāng)Bcl-xL 5'剪接位點(diǎn)突變或者是ML2和AM2元件不存在時(shí)，該作用元件才能發(fā)揮作用。也就是說SRSF9通過與增強(qiáng)子元件結(jié)合有助于穩(wěn)定U1snRNP結(jié)合到Bcl-xL下游的5'剪接位點(diǎn)，從而減弱了U1snRNP結(jié)合位點(diǎn)的抑制作用。即SRSF9導(dǎo)致剪接位點(diǎn)的改變使得Bcl-x mRNA pre-mRNA兩種AS異構(gòu)體失調(diào)，來抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。

并且Yoshino等[23]也報(bào)道過在膀胱癌中腫瘤抑制性miR-1通過與SRSF9的3'UTR上的靶標(biāo)位點(diǎn)結(jié)合來介導(dǎo)一個(gè)新的凋亡通路。在si-SRSF9轉(zhuǎn)染子中通過細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)證實(shí)了敲低SRSF9后會抑制細(xì)胞的再生、侵襲和轉(zhuǎn)移等功能。同時(shí)細(xì)胞凋亡分析表明了miR-1通過抑制SRSF9的表達(dá)來解除了SRSF9對Caspase3/7的抑制作用，因此Caspase3/7被激活，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡[23]。同時(shí)也有研究報(bào)道了SRSF9在宮頸癌中與抑癌基因miR-802相關(guān)，miR-802在宮頸癌組織中低表達(dá)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤中miR-802通過靶向SRSF9來促進(jìn)細(xì)胞增殖和集落形成，抑制細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡[24]。

3.2 SRSF12介導(dǎo)的腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制 經(jīng)典的SR蛋白是跟位于外顯子或內(nèi)含子中的剪接增強(qiáng)子序列結(jié)合來促進(jìn)剪接發(fā)生的[25-26]。雖然SRSF12作為SR蛋白家族中的一員，但它的作用方式與其他家族成員大有不同。它通過與經(jīng)典的SR蛋白競爭

pre-mRNA結(jié)合位點(diǎn)來抑制其他剪接因子與位于外顯子或內(nèi)含子中的剪接增強(qiáng)子序列結(jié)合，進(jìn)而抑制剪接的發(fā)生。此外SRSF12還會與剪接沉默子結(jié)合來抑制剪接的發(fā)生[25]。Zheng等[21]研究發(fā)現(xiàn)SRSF12在臨床肝癌樣本中以及肝癌細(xì)胞系中表達(dá)量都下調(diào)，并且它的低表達(dá)影響了肝癌細(xì)胞在體內(nèi)體外的惡性程度和增殖能力。其發(fā)生機(jī)制經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)是當(dāng)SRSF12表達(dá)異常時(shí)可能使抑癌基因KLF6 AS位點(diǎn)發(fā)生了改變，使得KLF6-V1這一拮抗KLF6功能的剪接異構(gòu)體表達(dá)量增加，進(jìn)而促進(jìn)了癌細(xì)胞的增殖。

3.3 其他SR蛋白介導(dǎo)的腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制 SRSF1是一個(gè)在腫瘤中普遍表達(dá)上調(diào)的原癌基因。Das等[27]研究發(fā)現(xiàn)SRSF1是轉(zhuǎn)錄因子癌蛋白MYC的直接靶點(diǎn)，并且這兩個(gè)癌基因在肺癌中有顯著的共表達(dá)。MYC通過啟動(dòng)子上的兩個(gè)非典型e-box直接激活SRSF1的轉(zhuǎn)錄。由此產(chǎn)生的SRSF1蛋白足以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄本的AS。特別是MYC誘導(dǎo)導(dǎo)致SRSF1介導(dǎo)的信號激酶MKNK2和轉(zhuǎn)錄因子TEAD1的AS。SRSF1基因敲除降低了MYC的致癌活性。這些結(jié)果提示，在MYC升高的腫瘤中，SRSF1上調(diào)的機(jī)制，并將SRSF1識別為一個(gè)關(guān)鍵的MYC靶點(diǎn)，使MYC能夠通過AS調(diào)控特定蛋白亞型的表達(dá)，從而增加其致癌潛能。文獻(xiàn)[28]報(bào)道SRSF6在肺上皮細(xì)胞中的過表達(dá)促進(jìn)了細(xì)胞增殖，保護(hù)了細(xì)胞免于化療誘導(dǎo)的死亡，并使其在小鼠體內(nèi)轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。相反，肺癌和結(jié)腸癌細(xì)胞系中SRSF6的敲除抑制了它們的致瘤能力。SRSF6上調(diào)或下調(diào)改變了幾個(gè)腫瘤抑制因子和癌基因的剪接，從而產(chǎn)生致癌亞型并減少腫瘤抑制亞型。研究數(shù)據(jù)表明，剪接因子SRSF6是一種調(diào)節(jié)肺癌和結(jié)腸癌細(xì)胞增殖和存活的癌蛋白[28]。Luo等[29]研究發(fā)現(xiàn)SRSF2在肝癌中高表達(dá)，并且通過基因芯片分析發(fā)現(xiàn)SRSF2調(diào)控RBCK1、FDPS和SETD5等基因的選擇性剪接，產(chǎn)生了便于腫瘤發(fā)生的剪接異構(gòu)體。

4 問題與展望

文章初步討論了SR蛋白部分成員一方面在腫瘤中表達(dá)異常，另一方面又作為剪接因子改變基因剪接模式，產(chǎn)生了有利于腫瘤表達(dá)及生存的剪接異構(gòu)體。研究表明，SR蛋白家族部分成員在不同腫瘤中功能異常導(dǎo)致了某些重要基因的剪接異常，并且其表達(dá)量通常與疾病進(jìn)程息息相關(guān)[29]。但是據(jù)現(xiàn)有研究報(bào)道來看，在構(gòu)建小鼠模型時(shí)SRSF1、SRSF2缺失型均是致死的[30-31]。如小鼠肝臟中SRSF2失活導(dǎo)致剪接事件和肝臟代謝紊亂，從而引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、氧化應(yīng)激，最終導(dǎo)致肝臟衰竭小鼠死亡[32]，但在肝臟里邊特異性敲除SRSF3的小鼠是可以存活的[33]。因此構(gòu)建合適的動(dòng)物模型是SR蛋白研究過程中需要攻克的難題。

癌癥是個(gè)復(fù)雜的病理過程，并且SR蛋白家族成員個(gè)體繁多且作用機(jī)制的復(fù)雜性。對于這方面還需要更多更深入的研究來確定不同SR蛋白在腫瘤中的功能及機(jī)制，來為腫瘤的治療提供潛在的干預(yù)靶點(diǎn)，研究思路及策略。

參考文獻(xiàn)

[1] Dhir A，Buratti E.Alternative splicing：role of pseudoexons in human disease and potential therapeutic strategies[J].Febs Journal，2010，277（4）：841-855.

[2] Lee Y，Rio D C.Mechanisms and Regulation of Alternative Pre-mRNA Splicing[J].Annual Review of Biochemistry，2015，84（1）：291-323.

[3] Twyffels L，Al E，Shuttling S R.Proteins：more than splicing factors[J].Febs Journal，2011，278（18）：3246-3255.

[4] Hastings M L，Krainer A R.Pre-mRNA splicing in the new millennium[J].Current Opinion in Cell Biology，2012，13（3）：302-309.

[5] Zhou Z，F(xiàn)u X D，Regulation of splicing by SR proteins and SR protein-specific kinases[J].Chromosoma，2013，122（3）：191-207.

[6] Czubaty A，Piekielko-Witkowska A.Protein kinases that phosphorylate splicing factors： Roles in cancer development， progression and possible therapeutic options[J].The International Journal of Biochemistry & Cell Biology，2017，91（Pt B）：102-115.

[7] Chen-Ting Ma，Gourisankar Ghosh，Xiang-Dong Fu，et al.

Mechanism of Dephosphorylation of the SR Protein ASF/SF2 by Protein Phosphatase 1[J].Journal of Molecular Biology，2010，403（3）：386-404.

[8] Aubol B，Plocinik R，Keshwani M，et al.N-terminus of the protein kinase CLK1 induces SR protein hyperphosphorylation[J].Biochemical Journal，2014，462（1）：143-152.

[9] Tzelepis K，Braekeleer E D，Seiler M，et al.Abstract 1158：Modulation of splicing by inhibiting the kinase SRPK1 as a novel therapeutic strategy in myeloid leukemia[J].Cancer Research，2017，77（13 Supplement）：1158.

[10] Manley J L，Krainer A R.A rational nomenclature for serine/arginine-rich protein splicing factors（SR proteins）[J].Genes Dev，2010，24（11）：1073-1074.

[11] Cavaloc Y，Popielarz M，F(xiàn)uchs J P，et al.Characterization and cloning of the human splicing factor 9G8：a novel 35 kDa factor of the serine/arginine protein family[J].EMBO J，1994，13（11）：2639-2649.

[12] Brugiolo M，Botti V，Liu N，et al.Fractionation iCLIP detects persistent SR protein binding to conserved， retained introns in chromatin，nucleoplasm and cytoplasm[J].Nucleic Acids Research，2017，45（18）：10452-10465.

[13] Oltean S.Modulators of alternative splicing as novel therapeutics in cancer[J].World Journal of Clinical Oncology，2015，6（5）：92-95.

[14] Zhen-Hua Wu，Chen-Chen Liu.OnclncRNA-626 promotes malignancy of gastric cancer via inactivated the p53 pathway through interacting with SRSF1[J].Am J Cancer Res，2019，9（10）：2249-2263.

[15] Jia R，Li C，McCoy J P，et al.SRp20 is a proto-oncogene critical for cell proliferation and tumor induction and maintenance[J].Int J Biol Sci，2010，6（7）：806-826

[16] He X，Arslan A D，Pool M D，et al.Knockdown of splicing factor SRp20 causes apoptosis in ovarian cancer cells and its expression is associated with malignancy of epithelial ovarian cancer[J].Oncogene，2011，30（3）：356-365.

[17] Peiqi L，Zhaozhong G，Yaotian Y，et al.Expression of SRSF3 is Correlated with Carcinogenesis and Progression of Oral Squamous Cell Carcinoma[J].International Journal of Medical Sciences，2016，13（7）：533-539.

[18] Fu Y，Huang B，Shi Z，et al.SRSF1 and SRSF9 RNA binding proteins promote Wnt signaling-mediated tumorigenesis by enhancing beta-catenin biosynthesis[J].EMBO Mol Med，2013，5（5）：737-750.

[19] Li Y，Lin Y，Li Q，et al.SRrp35 suppresses cell proliferation and malignancy in hepatocellular carcinoma[J].Hepatol Res，2015，45（12）：1241-1247.

[20] Zhiping Peng.Alternative splicing of TCF4 and its relationship with tumorigenesis[J].Journal of Modern Oncology，2015（6）：867-870.

[21] Zheng K L，He T L，Ji W P，et al.Alternative splicing of NUMB，APP and VEGFA as the features of pancreatic ductal carcinoma[J].International Journal of Clinical and Experimental Pathology，2015，8（6）：6181-6191.

[22] Cloutier P，Toutant J，Shkreta L，et al.Antagonistic Effects of the SRp30c Protein and Cryptic 5 Splice Sites on the Alternative Splicing of the Apoptotic Regulator Bcl-x [J]. Journal of Biological Chemistry，2008，283（31）：21315-21324.

[23] Yoshino H，Enokida H，Chiyomaru T，et al.Tumor suppressive microRNA-1 mediated novel apoptosis pathways through direct inhibition of splicing factor serine/arginine-rich 9（SRSF9/SRp30c） in bladder cancer[J].Biochemical & Biophysical Research Communications，2012，417（1）：0-593.

[24] Zhang Q，Lv R，Guo W，Li X，et al.microRNA-802 inhibits cell proliferation and induces apoptosis in human cervical cancer by targeting serine/arginine-rich splicing factor 9[J].J Cell Biochem，2019，120（6）：10370-10379.

[25] Chen M，Manley J L.Mechanisms of alternative splicing regulation：insights from molecular and genomics approaches[J].Nature Reviews，2009，10（11）：741-754.

[26] Long J，Caceres J.The SR protein family of splicing factors：master regulators of gene expression[J].Biochemical Journal，2009，417（1）：15.

[27] Das S，Olga Anczuków，Akerman M，et al.Oncogenic Splicing Factor SRSF1 Is a Critical Transcriptional Target of MYC[J].Cell Reports，2012，1（2）：110-117.

[28] Cohen-Eliav M，Golan-Gerstl R，Siegfried Z，et al.The splicing factor SRSF6 is amplified and is an oncoprotein in lung and colon cancers[J].The Journal of Pathology，2013，229（4）：630-639.

[29] Luo C，Cheng Y，Liu Y，et al.SRSF2 Regulates Alternative Splicing to Drive Hepatocellular Carcinoma Development[J].Cancer Research，2017，77（5）：1168-1178.

[30] Xu X，Yang D，Ding J H，et al.ASF/SF2-regulated CaMKIIdelta alternative splicing temporally reprograms excitation-contraction coupling in cardiac muscle[J].Cell，2005，120（1）：59-72.

[31] Wang H Y，Xu X，Ding J H，et al.SC35 plays a role in T cell development and alternative splicing of CD45[J].Mol Cell，2001，7（2）：331-342.

[32] Cheng Y，Luo C，Wu W，et al.Liver-specific deletion of SRSF2 caused acute liver failure and early death in mice[J].Molecular and Cellular Biology，2016，36（11）：MCB.01071-15.

[33] Supriya S，Magda L，Hassan J，et al.Deletion of splicing factor SRSF3 in hepatocytes predisposes to hepatocellular carcinoma in mice[J].Hepatology，2015，61（1）：171.

（收稿日期：2019-11-07） （本文編輯：程旭然）