長鏈非編碼RNA 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1的作用機制及研究進(jìn)展

孫青，趙冰 ，張志磊 ,喬艷華 ，胡新明，范亞洲

1 前言

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是一類長度超過200 nt的非蛋白質(zhì)編碼的RNA分子，其作為RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，具有數(shù)量多、長度長、豐富的二級結(jié)構(gòu)、一定的剪切形式及較強的組織特異性等特征[1]。LncRNA不僅可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、凋亡和代謝參與個體的生長和發(fā)育，還可以通過染色質(zhì)重塑、基因轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式參與生物體的多種生理和病理過程[2]。漿細(xì)胞瘤變異異位基因1(plasmacytoma variant translocation 1，PVT1)是lncRNA家族中的重要一員，為基因間lncRNA，長度約1 957 bp，位于人染色體8q 24.21，該位點因缺乏轉(zhuǎn)錄活性，曾被視為“基因荒漠”[3-4]。而目前研究發(fā)現(xiàn)，PVT1可以調(diào)控細(xì)胞增殖、遷移及凋亡等生物學(xué)過程，并與眾多疾病的發(fā)生密切相關(guān)[5]。人PVT1是小鼠漿細(xì)胞瘤變體異位基因1的同源基因，其作為一個頻繁變異位點于1984年被Webb等[6]首次發(fā)現(xiàn)。據(jù)報道，PVT1在多種惡性腫瘤細(xì)胞中表達(dá)升高，并可以作為各種腫瘤轉(zhuǎn)移、臨床分期和預(yù)后不良的新型生物標(biāo)志物[7]。

盆底器官脫垂(pelvic organ prolapse，POP)是指因盆底肌肉、韌帶、筋膜組織薄弱造成的盆腔器官位置及功能異常的一類疾病。隨著人口老齡化，該病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，嚴(yán)重影響了患者的日常生活和身心健康。研究發(fā)現(xiàn)，POP的發(fā)病機制主要與盆底支持結(jié)構(gòu)的完整性、女性激素水平及遺傳因素有關(guān)[8]。之前，本課題組發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后POP患者子宮主韌帶成纖維細(xì)胞中PVT1表達(dá)量明顯降低[9]，但POP的發(fā)生是否與PVT1相關(guān)，目前鮮有報道。因此，本文將結(jié)合最新的相關(guān)文獻(xiàn)，闡述PVT1的主要作用機制以及在其他人類疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，為我們后期研究PVT1在POP中的作用機制提供一定的理論依據(jù)。

2 漿細(xì)胞瘤變異異位基因 1作用機制

2.1 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與融合基因

融合基因是指將兩個或數(shù)個基因的編碼區(qū)首尾相連，置于同一套調(diào)控序列(包括啟動子、增強子、終止子等)控制之下，構(gòu)成的嵌合基因。融合基因可以導(dǎo)致具有異常序列或功能的蛋白質(zhì)產(chǎn)生，也可導(dǎo)致某些基因表達(dá)的失調(diào)，從而誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生。人類染色體8q24片段中某些位點的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)具有較高的靈活性，當(dāng)細(xì)胞受到遺傳變化的影響或DNA復(fù)制受到外界因素干擾時，這些位點會誘導(dǎo)染色體斷裂、擴(kuò)增、易位以及其他染色體結(jié)構(gòu)變異[10-11]。而鄰近該位點的PVT1可以通過易位的方式與抑癌基因融合形成新的嵌合體，進(jìn)而抑制抑癌基因的功能，從而誘發(fā)多發(fā)性骨髓瘤的發(fā)生[12]。在對髓母細(xì)胞瘤中拷貝數(shù)異常的細(xì)胞進(jìn)行RNA測序時，從不同的腫瘤細(xì)胞中鑒定出兩個由PVT1構(gòu)成的融合基因，該融合基因與染色質(zhì)增生一致且可促進(jìn)髓母細(xì)胞瘤的發(fā)展[13]。此外，在人胃癌細(xì)胞系中檢測到的融合轉(zhuǎn)錄本中，也發(fā)現(xiàn)了由PVT1易位形成的數(shù)個融合基因，這些融合基因的高表達(dá)顯著促進(jìn)了胃癌細(xì)胞的增殖、遷移及侵襲過程[14]。

2.2 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與髓細(xì)胞增生原癌基因相互作用

髓細(xì)胞增生原癌基因(myelocytomatosis oncogene，MYC)作為一個著名的癌基因，可通過增加基因組不穩(wěn)定性，誘導(dǎo)細(xì)胞生長和增殖，刺激血管生成和遷移，增加對低氧微環(huán)境的適應(yīng)等生物學(xué)行為，促進(jìn)疾病的發(fā)生發(fā)展[15]。PVT1作為MYC的轉(zhuǎn)錄激活劑，可以通過增加MYC蛋白的穩(wěn)定性而提高M(jìn)YC蛋白的表達(dá)水平，若PVT1表達(dá)量降低則會導(dǎo)致MYC蛋白水平受到抑制[16]。干燥綜合征(sicca syndrome，SS)患者的唾液組織中，轉(zhuǎn)錄因子MYC的表達(dá)受PVT1調(diào)控，若上調(diào)SS患者體內(nèi)CD4+T細(xì)胞中PVT1的表達(dá)可以增加MYC的表達(dá)，并可通過重新編程糖酵解過程，來促進(jìn)CD4+T細(xì)胞的活化增殖，加重SS的進(jìn)展[17]。此外，MYC亦可以通過作用于PVT1啟動子附近的E-boxes調(diào)節(jié)PVT1的轉(zhuǎn)錄過程[18]。在研究PVT1與MYC對宮頸癌細(xì)胞增殖情況的影響時，Wang等[19]發(fā)現(xiàn)MYC與宮頸癌細(xì)胞中PVT1的啟動子結(jié)合而上調(diào)其表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)了宮頸癌細(xì)胞的增殖。

2.3 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與微小RNA

微小RNA (microRNA，miRNA)是真核生物中一類長約20～25個核苷酸且具有調(diào)控功能的非編碼RNA。據(jù)報道，PVT1是為數(shù)不多的可以編碼并調(diào)控miRNA的lncRNA，人的PVT1區(qū)有6個miRNA序列且均與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[20]。Chen等[21]發(fā)現(xiàn)PVT1衍生的miR-1207-5p可靶向抑制轉(zhuǎn)錄因子STAT 6的表達(dá)，來促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖及細(xì)胞周期的進(jìn)程，并進(jìn)一步提出miR-1207-5p可能是乳腺癌治療的潛在靶標(biāo)。此外，PVT1還具有競爭性內(nèi)源性RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)的功能，它可以通過競爭性結(jié)合特定的miRNA來調(diào)節(jié)相關(guān)基因或蛋白的表達(dá)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[22]。在子宮內(nèi)膜癌中高表達(dá)的PVT1通過發(fā)揮ceRNA的功能，靶向結(jié)合并降低miR-195-5p的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲；若敲低PVT1，則可使miR-195-5p表達(dá)恢復(fù)，并顯著抑制腫瘤進(jìn)展[23]。

2.4 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與信號通路

2.4.1 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與轉(zhuǎn)化生長因子-β1/ Smad信號通路 轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)信號傳導(dǎo)通路是一個包含眾多成員的多功能細(xì)胞因子家族。TGF-β作為配體，通過與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，活化其下游的Smads蛋白，將信號從細(xì)胞膜、胞漿傳遞到細(xì)胞核內(nèi)，進(jìn)而發(fā)揮其調(diào)控細(xì)胞增殖分化，促進(jìn)胚胎發(fā)育，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化及組織的修復(fù)和重建等功能[24]。而TGF-β1/Smad通路的異常激活會誘導(dǎo)或參與眾多疾病的發(fā)生。饒純等[25]發(fā)現(xiàn)在肝癌中PVT1過表達(dá)可以激活TGF-β1/Smad信號通路，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖、遷移等過程。Zhang等[26]則證實胰腺癌組織中高表達(dá)的PVT1可能是通過TGF-β1/Smad途徑調(diào)控上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換(epithelial-mesenchymd transition，EMT)過程來發(fā)揮致癌作用，并進(jìn)一步提出PVT1有望成為胰腺癌診斷和治療的潛在靶點。此外，在糖尿病腎病患者的腎小球系膜細(xì)胞中，PVT1的過表達(dá)增加了系膜細(xì)胞中TGF-β1的表達(dá)，促進(jìn)腎小球系膜細(xì)胞分泌膠原蛋白、纖連蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)，加速了疾病進(jìn)展[27]。

2.4.2 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與 Wnt/β-catenin信號通路 Wnt/β-catenin信號通路作為Wnt信號傳導(dǎo)通路中一條極為保守的信號傳導(dǎo)途徑，可參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、遷移、凋亡及器官形成等過程。據(jù)報道，Wnt/β-catenin通路的異常激活或抑制可作為某些疾病的關(guān)鍵致病因素[28]。Yu等[29]研究發(fā)現(xiàn)頭頸部鱗狀細(xì)胞癌中高表達(dá)的PVT1可激活Wnt/β-catenin信號通路，若抑制該通路則可以逆轉(zhuǎn)由 PVT1過表達(dá)引起的癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。最新研究發(fā)現(xiàn)，降低多重耐藥膀胱癌組織及其細(xì)胞系中PVT1的表達(dá)，可有效抑制Wnt /β-catenin信號通路的傳導(dǎo)，從而降低膀胱癌細(xì)胞的增殖力、侵襲性和化療耐藥性[30]。而Zhao等[31]卻發(fā)現(xiàn)在癲癇大鼠的海馬組織中PVT1的表達(dá)受到Wnt信號通路的調(diào)節(jié)；若抑制Wnt信號通路，則PVT1表達(dá)量下調(diào)，并可抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化以及增加海馬中腦源性神經(jīng)因子的表達(dá)。

2.4.3 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與表皮生長因子受體信號通路 表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)是一種位于細(xì)胞膜表面的糖蛋白，屬于酪氨酸激酶型受體。當(dāng)配體與EGFR的胞外域結(jié)合后，可觸發(fā)其下游豐富的信號通路，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞的增殖分化、血管的生成，抑制細(xì)胞的凋亡過程[32]。目前研究發(fā)現(xiàn)，EGFR可能是腫瘤發(fā)生的驅(qū)動因素，因其在多種類型的癌癥中發(fā)生突變或過表達(dá)[33]。據(jù)文獻(xiàn)報道，腎透明細(xì)胞癌(ccRCC)組織中的PVT1表達(dá)量明顯上調(diào)，而且高表達(dá)的PVT1可通過激活EGFR通路調(diào)節(jié)ccRCC細(xì)胞的增殖和凋亡[34]。李偉聰?shù)萚35]發(fā)現(xiàn)膀胱癌細(xì)胞中PVT1表達(dá)上調(diào)，若沉默PVT1后，EGFR的mRNA表達(dá)量顯著下調(diào)，癌細(xì)胞的增殖速度顯著減緩，而凋亡速度卻明顯加快。

3 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與人類疾病

3.1 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與惡性腫瘤

研究表明，PVT1的高表達(dá)與多種惡性腫瘤的大小、TNM分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及不良預(yù)后密切相關(guān)[36]。除此之外，PVT1還參與EMT以及細(xì)胞增殖和分化過程，這提示PVT1可能與癌細(xì)胞的增殖、存活、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥性有關(guān)[37]。Tang等[38]發(fā)現(xiàn)高表達(dá)的PVT1通過激活KLF 5/β-catenin信號通路刺激三陰性乳腺癌的發(fā)生，若下調(diào)PVT1的表達(dá)則可有效地抑制腫瘤細(xì)胞增殖，集落形成和腫瘤的生長。張雙美等[39]則發(fā)現(xiàn)非小細(xì)胞肺癌中高表達(dá)的PVT1可以促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖及遷移，而且隨著PVT1的表達(dá)量增加，癌癥的復(fù)發(fā)率顯著增高。在探究PVT1在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用時，研究者發(fā)現(xiàn)癌組織中PVT1的表達(dá)較周圍正常組織顯著增高，而且PVT1的表達(dá)量與腫瘤體積、不良預(yù)后和順鉑耐藥性呈明顯正相關(guān)[40]。

3.2 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與纖維化疾病

纖維化疾病可發(fā)生于多個器官，若持續(xù)進(jìn)展可致器官及組織的結(jié)構(gòu)破壞、功能減退，甚至衰竭。Zheng 等[41]在研究肝纖維化的過程中發(fā)現(xiàn)，PVT1在纖維化肝組織和活化的肝星狀細(xì)胞中均明顯增加，下調(diào)PVT1則會抑制肝臟星狀細(xì)胞的增殖活化，并導(dǎo)致細(xì)胞合成分泌膠原和α-平滑肌肌動蛋白等過程受抑制。研究者在探究心房纖維化的發(fā)病機制時發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)的PVT1可通過靶向結(jié)合miR-128-3p上調(diào)特異性蛋白1的表達(dá)，激活TGF-β1/Smad信號通路，進(jìn)而加速心房的纖維化過程[42]。Zhang等[43]發(fā)現(xiàn)，腎臟纖維化組織中PVT1明顯高表達(dá)，若降低腎小球系膜細(xì)胞中PVT1的表達(dá)量，則纖維蛋白和膠原蛋白等主要的細(xì)胞外基質(zhì)及TGF-β1的表達(dá)水平均明顯降低，并可顯著延緩腎臟纖維化進(jìn)程。

3.3 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與婦科疾病

目前已有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，PVT1的異常表達(dá)與多種婦科疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。據(jù)報道，卵巢癌組織中PVT1表達(dá)量顯著增加，且高表達(dá)的PVT1可通過上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子SOX2的mRNA和蛋白水平或抑制miR-214的表達(dá)等方式促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲，抑制其凋亡過程[44-45]。Yang等[46]則證明，宮頸癌患者的血清PVT1水平與腫瘤的體積、臨床分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，并提出PVT1有望成為宮頸癌早期診斷的新型非侵入性生物標(biāo)志物。在多囊卵巢綜合征患者的卵泡液和卵巢顆粒細(xì)胞中PVT1顯著增加而miR-17-5p表達(dá)減少；若下調(diào)PVT1并過表達(dá)miR-17-5p可加速多囊卵巢綜合征中卵巢顆粒細(xì)胞的增殖和性激素的分泌，減少細(xì)胞的凋亡，最終可有效改善卵巢功能[47]。Wang等[48]發(fā)現(xiàn)，PVT1高表達(dá)于人滋養(yǎng)細(xì)胞中，且敲低PVT1可抑制滋養(yǎng)層細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力，并顯著促進(jìn)了細(xì)胞凋亡。

3.4 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1與其他疾病

PVT1不僅參與以上幾種疾病的發(fā)病過程，而且在其他疾病的發(fā)生發(fā)展中也扮演著重要角色。Feng等[49]證實，下調(diào)膿毒癥大鼠心肌組織中PVT1的表達(dá)量可抑制炎癥相關(guān)的MAPK /NF-κB通路，降低炎性細(xì)胞因子的表達(dá)水平，并減緩炎癥的進(jìn)展。Ben等[50]發(fā)現(xiàn)，白癜風(fēng)與PVT1基因內(nèi)的兩個單核苷酸多態(tài)性明顯相關(guān)，并證實了PVT1為白癜風(fēng)的易感基因。此外，在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatic arthritis，RA)大鼠模型的滑膜組織和成纖維樣滑膜細(xì)胞中也存在著PVT1的高表達(dá)，若抑制PVT1的表達(dá)，可顯著減緩RA的進(jìn)展[51]。還有研究發(fā)現(xiàn)，PVT1能夠結(jié)合并降解miR26b以促進(jìn)結(jié)締組織生長因子和血管生成素2的表達(dá)，從而促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞增殖、遷移和血管形成[52]。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，眾多研究已表明PVT1從基因突變、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平變化等多個方面調(diào)控細(xì)胞的增殖、遷移和凋亡等生物學(xué)行為，并通過調(diào)控多條信號通路參與疾病的發(fā)生發(fā)展。PVT1作為一個新興的lncRNA受到眾多研究者的青睞，且已揭示了其在眾多疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，但其在POP疾病中的作用還尚未可知。因此，從分子層面深入探索PVT1在其他疾病中的調(diào)控機制，不僅可以為其他疾病的診斷和治療提供新的分子靶標(biāo)，而且還能為POP疾病的診斷、治療以及預(yù)后提供新的參考依據(jù)。