長鏈非編碼RNA ?；撬嵘险{基因1在膠質瘤中作用的研究進展

耿榮鑫，徐陽，劉寶輝，陳謙學

(武漢大學人民醫(yī)院神經外科，武漢 430060)

據估計，人類基因組中只有約2%被轉錄為蛋白質編碼RNA，剩余的轉錄區(qū)域則被轉錄為非編碼RNA[1]。非編碼RNA可分為小而短的非編碼RNA(<200個核苷酸)和長鏈非編碼RNA(> 200個核苷酸，long non-coding RNA,lncRNA)[2]。lncRNA最開始被認為是轉錄噪音或混雜著RNA聚合酶Ⅱ的結果，然而近來研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA可在發(fā)育和細胞分化、增殖、凋亡、侵襲等生物學過程中發(fā)揮重要作用，并且通過不同的機制調控基因表達，包括染色質重塑、調節(jié)轉錄因子的募集、RNA聚合酶Ⅱ活性的負調控、mRNA前體的可變剪接、mRNA穩(wěn)定性的調節(jié)以及微小RNA(microRNA,miRNA)的隔離等[3]。例如，lncRNA可與多種染色質調節(jié)因子形成廣泛的核糖核蛋白復合物網絡，然后將這些復合物靶向基因組中的特定位置，進行染色質重塑過程[4]。此外，lncRNA也可以在轉錄和轉錄后水平對基因的表達起到調控作用[5]。

lncRNA在多種不同的癌癥類型中存在異常表達，如胃癌、骨肉瘤、肝細胞癌、鼻咽癌、結直腸癌、食管鱗狀細胞癌、前列腺癌和宮頸癌[6]。這些異常表達的lncRNA可以分為致癌lncRNA(如KRASP、HULC、HOTAIR、MALAT1/NEAT)及抑癌lncRNA(如MEG3、GAS5、LincRNA-p21、PTENP1)兩類，其中致癌lncRNA的過表達以及抑癌lncRNA失活或下調會使腫瘤獲得惡性表型，包括持續(xù)增殖、抗衰老、侵襲和轉移、血管生成和抗凋亡等[7，8]。此外，lncRNA在組織中特異性表達，及在體液中高穩(wěn)定性的特點可以用作人類癌癥的診斷、判斷預后及發(fā)展進程的生物標志物[8，9]。如，MALAT1已被用于診斷非小細胞肺癌的候選循環(huán)生物標志物之一[10]。在所有與癌癥相關的lncRNA中，牛磺酸上調基因1(taurine up-regulated gene 1,TUG1)逐漸受到關注[11]。越來越多的證據表明，TUG1在許多人類癌癥中發(fā)揮重要作用[12]，如TUG1在食管鱗狀細胞癌[13]、膀胱癌[14]、肝細胞癌[7]、骨肉瘤[8]中高表達，在肺癌[15]中低表達，但在膠質瘤的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮的具體作用尚存爭議。本文通過查閱文獻總結了近年來TUG1在膠質瘤中作用的研究進展，以期為該領域發(fā)展提供理論參考。

1 TUG1的結構與功能

TUG1最早是在用?；撬崽幚硇∈笠暰W膜細胞時發(fā)現(xiàn)的上調lncRNA，長約7.1 kb[15,16]，功能研究進一步發(fā)現(xiàn)，敲低TUG1可以抑制小鼠視網膜的發(fā)育。通過全基因組RNA免疫共沉淀分析證明，TUG1可與多梳抑制復合物2(polycomb repressive complex 2,PRC2)結合[17]。PRC2具有甲基轉移酶活性，由zeste同源物2增強子(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)、zeste 12抑制子(suppressor of zeste-12 protein,SUZ12)和胚胎外胚層發(fā)育蛋白(embryonic ectodermal development,EED)組成[18]。PRC2可通過催化組蛋白3的賴氨酸殘基27二甲基化(histidine H3 lysine 27 dimethylation,H3K27me2)和三甲基化(H3K27me3)抑制基因表達[19]，如若下調PRC2相關的lncRNA可能對腫瘤的發(fā)生發(fā)展具有重要作用[20]。TUG1與甲基化的多梳2蛋白結合控制了生長調控基因與多梳體及染色體之間的重定位，從而使TUG1在細胞核中通過與轉錄單元的連接協(xié)調基因表達，調控細胞生長[21]。另外，TUG1還可以通過多種機制發(fā)揮重要的基因調節(jié)作用。在過去幾年，越來越多的研究將重點放在TUG1競爭性地吸附miRNA并因此抑制其功能的競爭性內源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)調節(jié)機制上。作為一種重要的miRNA分子海綿，TUG1在癌癥調控中發(fā)揮重要作用。

目前對TUG1在膠質瘤中的作用仍存在爭議，盡管大部分的研究表明，TUG1在膠質瘤中是作為一個促癌lncRNA[22-25]，以促進癌細胞增殖、遷移和侵襲，并抑制細胞凋亡；但同時有研究表明，TUG1也可以作為抑癌lncRNA發(fā)揮作用[26,27]。因此，仍需要進一步的實驗研究證實。

2 TUG1在膠質瘤中的作用機制

2.1 ceRNA作用

lncRNA可以通過海綿作用吸附miRNA，抑制miRNA的表達，從而影響miRNA的下游靶標基因的表達，調節(jié)下游信號通路及細胞生物學進程。另有研究發(fā)現(xiàn)，TUG1還可以通過海綿作用淬滅miR-145來阻止下游靶標Myc mRNA的降解，由于Myc是TUG1的轉錄激活因子，TUG1和Myc可形成增強激活環(huán)，使各自表達的基因相互穩(wěn)定[22]，揭示了TUG1/miR-145/Myc調節(jié)環(huán)路。Cai等[23]發(fā)現(xiàn)，下調TUG1可以增加miR-299表達，從而抑制下游靶標血管內皮生長因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)的表達，揭示了TUG1/miR-299/VEGFA調節(jié)機制。Li等[26]發(fā)現(xiàn)，TUG1通過對miR-26a產生的海綿作用負性調節(jié)了神經膠質瘤細胞中miR-26a的表達，而正性調節(jié)了miR-26a的靶標第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因蛋白(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10,PTEN)，由此發(fā)現(xiàn)了TUG1/miR-26a/PTEN調節(jié)機制。

2.2 腫瘤自我更新

Katsushima等[22]發(fā)現(xiàn)，TUG1在兩個獨立的膠質瘤干細胞(glioma stem cell,GSC)群體中上調，并且在抑制Notch信號傳導后下調。在細胞質中，TUG1通過miRNA海綿功能調控miR-145水平以捕獲miR-145，從而調節(jié)miR-145相關的核心干細胞性相關因子的表達，促進干細胞的自我更新。同時，TUG1可以通過海綿作用淬滅miR-145來阻止下游靶標Myc mRNA的降解，由于Myc是Notch信號中重要的下游因子，Jagged1/Notch1/TUG1途徑可通過拮抗miR-145活性有效地增強GSC自我更新。在細胞核中，TUG1通過與多梳家族Ying-Yang 蛋白1(Ying-Yang protein 1,YY1)和PRC2中的EZH2結合，形成PRC2-TUG1-YY1復合體，促進組蛋白H3K27的基因座特異性甲基化，選擇性地調節(jié)神經元分化相關基因的表觀遺傳狀態(tài)，例如BDNF，NGF和NTF3，從而抑制腫瘤的自我更新。

2.3 細胞周期和細胞凋亡

Zhao等[24]通過在膠質瘤細胞系U251細胞中敲低TUG1表達，發(fā)現(xiàn)敲低組細胞凋亡率增高，G0/G1期群體顯著增加，而增殖和侵襲能力降低，這表明，TUG1的下調可能抑制了增殖和侵襲，促進膠質瘤U251細胞凋亡，并可能對細胞周期停滯產生影響。同時Li等[27]發(fā)現(xiàn)，TUG1的表達在膠質瘤中被顯著抑制，并且與WHO等級、腫瘤大小和總體存活率顯著相關。進一步的實驗表明，TUG1的下調影響了膠質瘤細胞系U251和SHG-44的凋亡和細胞增殖。此外，TUG1可以誘導caspase-3和caspase-9活化，抑制Bcl-2的表達，這意味著TUG1通過激活caspase-3和caspase-9介導的內在途徑，抑制了Bcl-2參與的抗凋亡通路，促進了膠質瘤細胞的凋亡，提示在人腦膠質瘤中起腫瘤抑制劑的作用。

2.4 染色質穩(wěn)定性

Liu等[28]用白藜蘆醇和阿霉素處理膠質瘤細胞系U87和U251誘導DNA損傷，測定細胞凋亡和壞死過程中細胞lncRNA的表達。結果發(fā)現(xiàn)，TUG1在兩種細胞系凋亡期間的表達量并未改變，但是在壞死情況下下調，提示TUG1在應激狀態(tài)下的下調可能有助于維持染色質穩(wěn)定性，并可能避免基因組不穩(wěn)定。這就表明，TUG1的獨特調節(jié)作用可能涉及細胞防御基因毒物的過程。

2.5 血腫瘤屏障

Heng等[25]發(fā)現(xiàn)，TUG1在膠質瘤血管內皮細胞中上調，其通過對miR-144的海綿作用調節(jié)血腫瘤屏障通透性。因此，下調TUG1可以增加miR-144表達，從而抑制下游靶標熱休克轉錄因子2的表達，進而通過啟動子作用下調zo-1、occludin和claudin-5這三種血腫瘤屏障緊密連接相關蛋白的表達，增加血腫瘤屏障的通透性。這些結果表明抑制TUG1可能是一種有希望的治療策略，其通過增加血腫瘤屏障通透性來促進化療藥物向膠質瘤的遞送。

2.6 血管生成

Cai等[23]研究表明，TUG1在人膠質母細胞瘤組織和膠質母細胞瘤細胞系U87和U251中表達上調，TUG1通過對miR-299的海綿作用來調節(jié)腫瘤血管生成的過程。因此下調TUG1可以增加miR-299表達，抑制下游靶標VEGFA的表達，進而通過抑制腫瘤誘導的內皮細胞增殖、遷移、血管形成以及血管球生成能力，抑制腫瘤血管生成。

3 小結

TUG1在多種人類癌癥中高表達，是新表征的致癌lncRNA，但在膠質瘤中TUG1是作為一個促癌lncRNA還是抑癌lncRNA仍是目前存在的問題之一。TUG1在膠質瘤中的作用機制是多樣的，包括腫瘤自我更新、細胞周期、細胞凋亡、染色質穩(wěn)定、血腫瘤屏障及血管生成等，而以哪種機制為主仍不明確。高通量測序和組學分析等新技術的發(fā)展使真正了解TUG1在膠質瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演的角色成為可能。此外，TUG1是一種潛在的藥物靶點，可能會對膠質瘤的診斷、治療發(fā)揮重要作用。