長(zhǎng)鏈非編碼RNA與GSK?3β相關(guān)通路在腫瘤中相互作用的研究進(jìn)展

謝文杰 張文波 鄒晨

鎮(zhèn)江市第一人民醫(yī)院（江蘇大學(xué)附屬人民醫(yī)院）普外科（江蘇鎮(zhèn)江212002）

癌癥已成為全球主要的健康問題之一。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)，在2018年全世界有1 810 萬例新發(fā)病例和960 萬例與癌癥相關(guān)的死亡病例，癌癥發(fā)生率和病死率分別為48.4%和57.3%［1］。長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）是全長(zhǎng)超過200 個(gè)核苷酸的轉(zhuǎn)錄本，最初被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄噪聲，而近來研究表明lncRNA 可通過參與各種信號(hào)通路來影響腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和上皮?間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial?mesenchymal transition，EMT）等多種生理過程［2］。GSK?3β是絲裂原活化蛋白激酶超家族的成員之一，作為一種多功能的絲氨酸和蘇氨酸激酶，在多種細(xì)胞活動(dòng)中起關(guān)鍵作用。最初，GSK?3β被認(rèn)為是糖原代謝和胰島素信號(hào)傳導(dǎo)的關(guān)鍵介質(zhì)，但目前證據(jù)表明GSK?3β是細(xì)胞調(diào)控信號(hào)通路的重要成分，被證實(shí)參與了多種人類疾病的發(fā)病，如糖尿病、癌癥和雙相情感疾病等［3］。lncRNA 參與多個(gè)GSK?3β相關(guān)通路的調(diào)控，如PI3K/Akt、Wnt/β?catenin、NF?κB，與腫瘤進(jìn)展、侵襲和轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為有關(guān)。近年來對(duì)于lncRNA 和GSK?3β的研究一直是個(gè)熱點(diǎn)，前者有望成為新的癌癥治療靶標(biāo)和潛在的生物標(biāo)志物，后者有關(guān)的藥物研發(fā)也可能成為治療癌癥的新利器。目前，對(duì)于lncRNA與GSK?3β相關(guān)通路相互作用在腫瘤中影響的研究逐年增加，有望將兩者結(jié)合起來，以期為癌癥的治療帶來新的方向。本文對(duì)近年來的有關(guān)文獻(xiàn)展開敘述，總結(jié)相關(guān)研究并提出展望，希望為后來研究者提供一些參考。

1 GSK?3β相關(guān)通路

1.1 GSK?3β與Wnt/β?catenin 信號(hào)通路Wnt/β?catenin 信號(hào)通路的失調(diào)與多個(gè)癌癥進(jìn)展密切相關(guān)。GSK?3β是該通路的關(guān)鍵抑制因子。當(dāng)該信號(hào)通路處于靜息狀態(tài)時(shí)，GSK?3β與腫瘤抑制性腺瘤息肉病基因產(chǎn)物（APC）、酪蛋白激酶1α、Axin 和β?catenin 組成降解復(fù)合物，該復(fù)合物可以將細(xì)胞質(zhì)中的β?catenin 活性維持在較低水平。隨后GSK?3β在Ser33/Ser37/Thr41 殘基處磷酸化β?catenin，使其在蛋白酶體中降解，從而在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)維持其低濃度［4］。當(dāng)Wnt/β?catenin 信號(hào)通路激活時(shí)，Wnt 配體與其受體Frizzled 和協(xié)同受體LRP6 結(jié)合后可以活化Dishevelled 蛋白，活化的Dishevelled 蛋白能抑制GSK?3β活性，使得β?catenin 不能被GSK?3β磷酸化，進(jìn)而導(dǎo)致降解復(fù)合物分解。β?catenin 以Dishevelled 蛋白依賴的方式從降解復(fù)合物中分離出來。這一過程導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的β?catenin 積累，隨后進(jìn)入細(xì)胞核并與T 細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子/淋巴樣增強(qiáng)因子（TCF/LEF）結(jié)合，從而激活Wnt 的轉(zhuǎn)錄程序及靶基因，如c?Myc、cyclin D1、MMP?7 等，這些靶基因參與癌癥的發(fā)生發(fā)展［5］。

1.2 GSK?3β與PI3K/Akt 信號(hào)通路PI3K/Akt 信號(hào)通路是癌癥中常見的通路之一，與癌癥進(jìn)展關(guān)系密切，如結(jié)腸癌［6］。PI3K/Akt 信號(hào)通路可以通過酪氨酸激酶生長(zhǎng)因子受體和細(xì)胞膜上的小G 蛋白而被激活。PI3K 活化能使磷脂酰肌醇?3，4?二磷酸（PIP2）磷酸化，然后轉(zhuǎn)化為磷脂酰肌醇?3，4，5?三磷酸（PIP3）。PIP3 作為第二信使，通過直接結(jié)合Akt 的PH 結(jié)構(gòu)域來募集和激活A(yù)kt。Akt 活化后能磷酸化GSK?3β的Ser9 位點(diǎn)并使其失活，失活后的GSK?3β減少細(xì)胞質(zhì)中的β?catenin 降解，β?catenin 在細(xì)胞質(zhì)中大量聚集，隨后從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與各類生長(zhǎng)因子相互作用，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄進(jìn)程［7］。研究［8］表明，GSK?3β上游的磷酸酶對(duì)Akt 活性有負(fù)性調(diào)節(jié)作用，而Akt 也可以反過來負(fù)性調(diào)節(jié)GSK?3β。因此，GSK?3β或可作為腫瘤抑制因子，參與PI3K/Akt 信號(hào)通路來抑制腫瘤進(jìn)展。

1.3 GSK?3β與NF?κB 信號(hào)通路NF?κB 是一種進(jìn)化保守的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，可調(diào)控與腫瘤發(fā)生有關(guān)的多種基因［9］。NF?κB 信號(hào)通路的激活首先是IκB 激酶（IKK）復(fù)合物的激活，該復(fù)合物由IκB 激酶α、IκB激酶β和NF?κB必需調(diào)節(jié)蛋白（NEMO）組成。IKK 激活后，IκB 被磷酸化，隨后靶向蛋白酶體降解，從而在細(xì)胞質(zhì)中釋放大量NF?κB?；罨腘F?κB向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，與細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子AP?1 和Ets 等結(jié)合以及與DNA 分子目的基因的結(jié)合位點(diǎn)相互作用，誘導(dǎo)目的基因表達(dá)，進(jìn)而參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控［10］。GSK?3β能磷酸化NEMO 的氨基酸位點(diǎn)，使其穩(wěn)定性和活性增強(qiáng)來提高NF?κB的活性。GSK?3β失活使NF?κB 活性降低，導(dǎo)致NF?κB 不能參與誘導(dǎo)炎癥和轉(zhuǎn)移的Bcl?2 和X?linked等基因轉(zhuǎn)錄［11］?？傊?，GSK?3β和NF?κB 活性下降導(dǎo)致癌細(xì)胞增殖和侵襲能力降低，從而抑制腫瘤進(jìn)程。

1.4 GSK?3β與Notch、Hedgehog（Hh）信號(hào)通路Notch 信號(hào)參與許多重要的細(xì)胞過程，如腫瘤的增殖分化［12］。Notch 信號(hào)的激活導(dǎo)致Notch 的逐步分解，并釋放Notch 細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域（NICD），NICD 轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中，然后通過與其他轉(zhuǎn)錄因子和染色體蛋白的相互作用來調(diào)節(jié)基因表達(dá)。而GSK?3β可以在S/TPS/T 處使NICD 磷酸化，從而調(diào)節(jié)NICD 穩(wěn)定性、核易位和轉(zhuǎn)錄活性［13］。此外，Hh 通路成分異常表達(dá)于多種人類疾病中，包括癌癥和其他發(fā)育性疾病。Hh 信號(hào)激活通過Hh配體與跨膜受體PTCH 的結(jié)合將細(xì)胞表面信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子（SMO）從內(nèi)吞囊泡釋放到細(xì)胞表面，隨后發(fā)生融合抑制子（SUFU）的分解和轉(zhuǎn)錄因子（Gli）核易位，從而激活下游基因的轉(zhuǎn)錄，包括Gli1、Gli2、PTCH1 和Bcl?2［14］。GSK?3β是Hh 通路的負(fù)性調(diào)控因子，通過磷酸化后降解SUFU 和Gli 來調(diào)控Hh 信號(hào)通路［15］。

2 lncRNA 與GSK?3β相關(guān)通路在不同腫瘤中的作用

2.1 胃癌胃癌是全球第五大最常見的癌癥，當(dāng)前的挑戰(zhàn)是找到侵入性較小的早期檢測(cè)工具以及將分子生物學(xué)的最新發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為對(duì)胃癌患者的有效治療［16］。胃癌中l(wèi)ncRNA 與GSK?3β通路相互作用對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展起著關(guān)鍵作用。例如本課題組發(fā)現(xiàn)的LINC01225［17］，其高表達(dá)水平可使Wnt1的異常表達(dá)和GSK?3β的表達(dá)下調(diào)而激活Wnt/β?catenin 信號(hào)通路促進(jìn)EMT 過程，發(fā)揮促癌作用。此外，NEAT1［18］、UCA1［19］同樣被發(fā)現(xiàn)在胃癌中高表達(dá)，通過不同通路影響胃癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。機(jī)制上，NEAT1 過表達(dá)后可上調(diào)miR?17 并增加PI3K、Akt 和GSK?3β的磷酸化水平，從而激活PI3K/Akt 通路來提高胃癌細(xì)胞增殖和遷移能力。UCA1 可通過miR?182 來調(diào)節(jié)TIMP2，從而激活PI3K/Akt/GSK?3β和NF?κB 信號(hào)通路來促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移并誘導(dǎo)其凋亡。另外，YANG 等［20］發(fā)現(xiàn)LINC00665 在胃癌表達(dá)下調(diào)。它可以失活Wnt 信號(hào)使GSK?3β的表達(dá)上調(diào)，而β?catenin 和cyclinD1 被抑制，進(jìn)而抑制腫瘤的增殖并誘導(dǎo)其凋亡。由此可見，lncRNA 可參與GSK?3β相關(guān)通路的調(diào)控影響胃癌的發(fā)生發(fā)展。

2.2 肝癌肝癌是全世界與癌癥相關(guān)死亡的第三大主要原因，其發(fā)病與多種分子途徑有關(guān)［21］。lncRNA 在多種途徑中起著至關(guān)重要的作用。一方面，肝癌中高表達(dá)的lncRNA 有促癌作用。例如，H19 與miR?675 可顯著提高Akt 和Cdc25A 的活性，降低GSK?3β的活性，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲［22］。SNHG5 的高表達(dá)與腫瘤大小、TNM分期相關(guān)。機(jī)制上，SNHG5 通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR?26a?5p 調(diào)節(jié)GSK?3β表達(dá)，從而激活Wnt/β?catenin信號(hào)通路達(dá)到致癌作用［23］。另一方面，DGCR5［24］、CADM1?AS1［25］在肝癌中低表達(dá)，能明顯抑制肝癌的進(jìn)展。其中，上調(diào)DGCR5 的表達(dá)水平可以使GSK?3β的表達(dá)上調(diào)以及β?catenin、cyclin D1 表達(dá)下調(diào)，從而使Wnt/β?catenin 通路失活來發(fā)揮抑癌作用。而CADM1?AS1 通過抑制Akt 和GSK?3β磷酸化，使P21、P27 和P15 表達(dá)上調(diào)以及cyclinD、cyclinE 的表達(dá)下調(diào)，從而誘導(dǎo)G0/G1 阻滯抑制肝癌進(jìn)程。總之，肝癌中的lncRNA 的異常表達(dá)后，可通過調(diào)控GSK?3β通路影響癌細(xì)胞的惡性行為。

2.3 結(jié)直腸癌結(jié)直腸癌是全球第四大致命癌癥，每年有近90 萬人死亡［26］。lncRNA 可作為結(jié)直腸癌的早期診斷生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)［27］。一方面，ZHENG 等［28］報(bào)道了MALAT1 在結(jié)直腸癌中高表達(dá)，并且可調(diào)節(jié)GSK?3β的表達(dá)，影響β?catenin的降解，從而調(diào)控Wnt/β?catenin 信號(hào)通路促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。同樣高表達(dá)的SL?CO4A1?AS1 通過減弱β?catenin 與GSK?3β之間的相互作用來抑制β?catenin 的降解，從而激活Wnt/β?catenin 信號(hào)通路促進(jìn)結(jié)直腸癌的進(jìn)展［29］。另外，LINC00675 在結(jié)直腸癌組織和細(xì)胞中低表達(dá)，其通過miR?942 增加GSK?3β 的表達(dá)而抑制Wnt/β?catenin 信號(hào)通路，從而降低癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移能力［30］。

2.4 其他腫瘤除上述腫瘤外，lncRNA 與GSK?3β相關(guān)通路相互作用在其他腫瘤中同樣也有研究。據(jù)報(bào)道，DANCR 在乳腺癌中表達(dá)上調(diào)，與腫瘤生長(zhǎng)密切相關(guān)。機(jī)制上，DANCR 與RXRA 結(jié)合并通過GSK?3β 增加其Ser49/78 磷酸化來激活PIK3CA 轉(zhuǎn)錄，隨后增強(qiáng)PI3K/Akt 信號(hào)傳導(dǎo)和腫瘤發(fā)生［31］。ZEB2?AS1 的高表達(dá)與細(xì)胞增殖和遷移相關(guān)。ZEB2?AS1 被認(rèn)為是位于ZEB2 附近的三陰性乳腺癌的癌基因，通過PI3K/Akt/GSK?3β/ZEB2信號(hào)通路上調(diào)ZEB2 表達(dá)并激活EMT［32］。有研究指出，CCAT2［33］和GAS5［34］在骨肉瘤中異常表達(dá)。前者高表達(dá)使GSK?3β的表達(dá)下調(diào)和β?catenin 的表達(dá)上調(diào)，激活Wnt/β?catenin 信號(hào)通路導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。后者低表達(dá)可充當(dāng)miR?203a 的海綿，激活PI3K/Akt/GSK?3β信號(hào)傳導(dǎo)并抑制NF?κB 信號(hào)傳導(dǎo)，從而抑制腫瘤進(jìn)展。在卵巢癌中，SNHG3［35］和MALAT1［36］的表達(dá)水平明顯升高，并且兩者都可通過調(diào)節(jié)GSK?3β的表達(dá)來激活Wnt/β?catenin信號(hào)通路，進(jìn)而導(dǎo)致癌細(xì)胞的增殖和遷移。而在子宮內(nèi)膜癌中，DLEU1［37］在癌組織及細(xì)胞中高表達(dá)，DLEU1 通過miR?490 海綿化來調(diào)節(jié)SP1 表達(dá)進(jìn)而激活PI3K/Akt/GSK?3β信號(hào)通路促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖和遷移。不僅如此，ZHANG 等［38］研究發(fā)現(xiàn)LINC00222 在肺癌組織中表達(dá)下調(diào)，而LINC00222 過表達(dá)可以抑制癌細(xì)胞增殖、侵襲和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來促進(jìn)癌細(xì)胞的致瘤活性。其機(jī)制是LINC00222 的過表達(dá)增強(qiáng)了GSK?3β的活性，抑制Wnt/β?catenin 信號(hào)通路。綜上，lncRNA 與GSK?3β相關(guān)通路相互作用在多種腫瘤中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)。本文總結(jié)了lncRNA 與GSK?3β相關(guān)通路在腫瘤中作用，見表1。

表1 lncRNA 與GSK?3β相關(guān)通路在腫瘤中的作用Tab.1 The role of lncRNA and GSK?3β related signaling pathways in cancer

3 總結(jié)與展望

本文總結(jié)了近年來有關(guān)lncRNA 與GSK?3β相關(guān)通路相互作用在多種腫瘤中的影響。筆者發(fā)現(xiàn)lncRNA 通常通過調(diào)控GSK?3β有關(guān)的Wnt/β?catenin、PI3K/Akt 和NF?κB 信號(hào)通路影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。lncRNA 通過調(diào)控GSK?3β的表達(dá)，影響Wnt/β?catenin、PI3K/Akt 信號(hào)激活抑制腫瘤進(jìn)展；而調(diào)控NF?κB 信號(hào)通路發(fā)揮促腫瘤作用。lncRNA 如何調(diào)控前三個(gè)通路的具體機(jī)制以及三個(gè)通路之間是否存在交叉和相互調(diào)節(jié)還需進(jìn)一步研究證實(shí)。而目前尚未有研究發(fā)現(xiàn)lncRNA 調(diào)控GSK?3β有關(guān)的Notch 和Hh 信號(hào)通路，lncRNA能否通過GSK?3β調(diào)控以上兩個(gè)通路及如何調(diào)控有待進(jìn)一步研究。此外，不同的lncRNA 通過相同的通路在同一腫瘤中發(fā)揮作用，他們之間是否存在協(xié)同或?qū)棺饔茫枰罄m(xù)深入研究其具體機(jī)制。目前，GSK?3β抑制劑被發(fā)現(xiàn)多種抗癌藥物有著協(xié)同作用，并且其用途還在不斷被發(fā)現(xiàn)，新的抑制劑也在進(jìn)一步研發(fā)用于提升其選擇性［39］。深入研究lncRNA 如何調(diào)控GSK?3β相關(guān)通路影響腫瘤的進(jìn)展以及靶向治療藥物和GSK?3β抑制劑，有望在多種癌癥的治療中發(fā)揮更大的作用。本課題組也進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，并且也已在外文發(fā)表。對(duì)于基因的靶向治療、GSK?3β抑制劑以及相關(guān)通路的阻滯劑聯(lián)合應(yīng)用于癌癥的治療，也許是未來lncRNA 和藥物研究的新方向。