長(zhǎng)鏈非編碼RNA NRON
——一種新型的疾病調(diào)控因子

簡(jiǎn)建升

（昆明理工大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，云南昆明 650504）

近年來，隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，長(zhǎng)鏈非編碼RNAs（LncRNAs）的基礎(chǔ)性研究突飛猛進(jìn)，眾多新的LncRNAs被發(fā)現(xiàn)，并被功能注釋[1]。LncRNAs與mRNAs非常相似，由RNA聚合酶Ⅱ（Pol Ⅱ）轉(zhuǎn)錄生成，但缺乏蛋白編碼開放閱讀框[2]。LncRNAs在最初的研究中被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄過程中的“轉(zhuǎn)錄噪音”[3-4]，隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)其可與多種蛋白質(zhì)、DNA或RNA結(jié)合形成功能性復(fù)合物[5]，參與多種生物學(xué)過程的調(diào)控，包括轉(zhuǎn)錄[6]和調(diào)控基因表達(dá)[7-8]、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[9]等。

隨著對(duì)LncRNAs的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)了一種新型疾病調(diào)控因子——LncRNA NRON，其在心臟病、癌癥及艾滋病（AIDS）等疾病中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。因此，研究LncRNA NRON對(duì)疾病發(fā)病機(jī)制的調(diào)控作用將為相關(guān)疾病的診斷、治療提供潛在的靶標(biāo)和新的治療策略。

1 概述

1.1 LncRNA NRON

WILLINGHAM等[10]于2005年對(duì)512個(gè)進(jìn)化保守的非編碼RNA（ncRNAs）建立了一個(gè)排列的短發(fā)夾RNA（shRNA）庫(kù)，并通過表達(dá)序列標(biāo)簽（Expressed Sequence Tag，EST）測(cè)序和細(xì)胞分析系統(tǒng)，確定它們?cè)诩?xì)胞通路中的作用。利用該系統(tǒng)，識(shí)別出一種能夠抑制活化T細(xì)胞核因子（Nuclear Factor of Activated T Cells，NFAT）的ncRNA抑制因子，由于NFAT是一種非常敏感的轉(zhuǎn)錄因子，該ncRNA抑制因子可抑制基因轉(zhuǎn)錄，根據(jù)國(guó)際上的命名規(guī)則被稱為L(zhǎng)ncRNA NRON。

LncRNA NRON基因位于9號(hào)染色體上126 407 775～126 410 504 bp處，序號(hào)為NC_000009.12，基因片段大小約為2 730 nt（見圖1）。LncRNA NRON由3個(gè)外顯子組成，這些外顯子可選擇性剪接產(chǎn)生0.8～3.7 kb的轉(zhuǎn)錄本，廣泛參與生物體各類重要生理、病理過程。

圖1 LncRNA NRON基因組結(jié)構(gòu)

1.2 LncRNA NRON的功能特性

LncRNA NRON可通過多種形式參與調(diào)節(jié)生物體的生理和病理過程。根據(jù)現(xiàn)有關(guān)于LncRNA NRON的研究報(bào)道，其功能可從以下3個(gè)方面歸納總結(jié)：（1）充當(dāng)分子支架，可以富集多種蛋白，共同調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄[11-12]；（2）影響靶蛋白的表達(dá)，從而抑制機(jī)體生長(zhǎng)[13]；（3）作為疾病的一種新型標(biāo)志物，用于臨床疾病診斷[13-14]。LncRNA NRON可參與多種生物學(xué)過程，如細(xì)胞增殖、病毒潛伏，并且在機(jī)體病變過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用，將有助于疾病的預(yù)防和診斷。

2 通過LncRNA NRON的差異表達(dá)介導(dǎo)對(duì)疾病的調(diào)控

2.1 病毒感染和LncRNA NRON的調(diào)控作用

人類免疫缺陷病毒（HIV-1）是造成人類免疫系統(tǒng)缺陷的一種病毒，感染后可引起細(xì)胞中LncRNAs差異性表達(dá)。最新研究表明，Tat蛋白可以強(qiáng)有力地誘導(dǎo)激活潛伏感染的HIV-1病毒，促進(jìn)病毒轉(zhuǎn)錄表達(dá)[15]。為了系統(tǒng)研究LncRNA NRON對(duì)HIV-1病毒的調(diào)控作用，LI等[11]通過對(duì)HIV-1病毒感染的HEK293T、TZM-bl等一系列細(xì)胞和正常細(xì)胞進(jìn)行綜合比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)病毒感染引起細(xì)胞內(nèi)LncRNA NRON差異性表達(dá)，HIV-1的啟動(dòng)子活性被抑制，并且LncRNA NRON直接將Tat蛋白和泛素/蛋白酶體組分（包括CUL4B和PSMD11）募集起來形成復(fù)合體，Tat蛋白被泛素化降解，從而抑制HIV-1病毒基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，促成HIV-1潛伏期維持（見圖2）。但當(dāng)LncRNA NRON豐度被敲低時(shí)，HIV-1啟動(dòng)子的活性顯著增強(qiáng)，Tat蛋白含量和HIV-1基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)量也隨之增多。IMAM等[16]發(fā)現(xiàn)，機(jī)體內(nèi)LncRNA NRON的含量也受到HIV-1的調(diào)控，它的表達(dá)水平被HIV-1早期病毒輔助蛋白Nef降低，被晚期蛋白Vpu增加（見圖2）。由于NRON是活化NFAT的非編碼阻遏物[10]，Nef和Vpu也調(diào)節(jié)NFAT的活性。LncRNA NRON豐度的敲低可增強(qiáng)NFAT和HIV-1病毒長(zhǎng)末端重復(fù)序列（Long Terminal Repeat，LTR）的活性，從而增強(qiáng)HIV-1的復(fù)制能力，促進(jìn)其傳染性，但Nef和Vpu究竟是如何調(diào)控NRON的豐度仍然是未知的，這是未來研究中需要解決的一個(gè)問題。

圖2 HIV-1病毒感染和LncRNA NRON的調(diào)控作用

2.2 癌癥的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移和LncRNA NRON的調(diào)控作用

LncRNA的失調(diào)是新發(fā)現(xiàn)的一種腫瘤進(jìn)展機(jī)制，它在腫瘤的發(fā)生過程中具有極其重要的作用[17-18]，既可作為致癌基因促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，亦可作為抑癌基因抑制腫瘤的增殖、遷移等。例如，LncRNA GAPLINC通過調(diào)節(jié)肺泡細(xì)胞中miR-661/eEF2K級(jí)聯(lián)來促進(jìn)人非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）的發(fā)生[19]，LncRNA CASC2被microRNA-21下調(diào)促進(jìn)腎癌細(xì)胞的增殖和遷移[20]等。以往的研究表明，NFAT家族包括5個(gè)成員（NFAT-1、NFAT-2、NFAT-3、NFAT-4和NFAT-5），被認(rèn)為在癌癥生長(zhǎng)、侵襲和遷移中發(fā)揮著重要作用[21]。LncRNA NRON是活化NFAT的非編碼阻遏物[10]，而它又能通過抑制NFAT活性來抑制靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖[22]，這一發(fā)現(xiàn)表明LncRNA NRON可能對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移起抑制作用。YAO等[13]發(fā)現(xiàn)，在肝癌細(xì)胞（HCC）組織中，LncRNA NRON的表達(dá)量低于正常鄰近組織，LncRNA NRON低表達(dá)與腫瘤分化差和血管腫瘤血栓的存在相關(guān)；而功能和蛋白質(zhì)印跡分析表明，過表達(dá)LncRNA NRON會(huì)損害集落形成和細(xì)胞活力，抑制上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）相關(guān)上皮標(biāo)記物E-鈣粘蛋白的表達(dá)，從而抑制HCC生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移（見圖3），因此LncRNA NRON可作為肝癌患者的預(yù)后標(biāo)志物。據(jù)報(bào)道，與Tat蛋白相互作用的蛋白——Tip60（Tat Interactive Protein，60 kDa）在不同類型的癌癥中發(fā)揮著腫瘤抑制作用[23-24]，而Tat蛋白又與LncRNA NRON密切相關(guān)，因此，NIU等[23]提出LncRNA NRON可能參與調(diào)控癌癥的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。他們研究發(fā)現(xiàn)隨著臨床分期的增加，與非癌組織相比，三陰性乳腺癌（TNBC）組織中LncRNA NRON表達(dá)豐度較低，而致癌因子LncRNA snaR在上調(diào)，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖。當(dāng)snaR過表達(dá)時(shí)，不顯著影響LncRNA NRON表達(dá)；但當(dāng)LncRNA NRON過表達(dá)時(shí)，snaR被顯著下調(diào)，癌細(xì)胞增殖被抑制。他們還發(fā)現(xiàn)，LncRNA NRON過表達(dá)不影響癌細(xì)胞的遷移和侵襲，在大多數(shù)TNBC患者的血漿中沒檢測(cè)到LncRNA NRON；LncRNA snaR不能被LncRNA NRON甲基化，但LncRNA NRON可以與RNA降解途徑或某些miRNA相互作用促進(jìn)LncRNA snaR的降解，因此LncRNA NRON可能不是TNBC的良好診斷生物標(biāo)志物，LncRNA NRON促進(jìn)LncRNA snaR降解機(jī)制的諸多細(xì)節(jié)問題還需進(jìn)一步研究。

圖3 癌癥的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移和LncRNA NRON的調(diào)控作用

2.3 心臟疾病和LncRNA NRON的調(diào)控作用

心力衰竭（Heart Failure，HF）是一種由心臟結(jié)構(gòu)和功能紊亂引起的復(fù)雜臨床綜合征，在幾種最重要的心臟疾病中，目前只有心力衰竭的發(fā)病率仍不斷上升，所以心衰發(fā)生機(jī)制的研究對(duì)積極預(yù)防心衰的發(fā)生發(fā)展和治療有著重要意義。大數(shù)據(jù)顯示，LncRNA可能成為心力衰竭的新治療靶點(diǎn)[25-26]。XUAN等[14]在對(duì)心力衰竭的研究中，通過實(shí)時(shí)逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Real-Time RT-PCR）方法，對(duì)HF患者和非HF患者的血漿樣本中已知與心血管疾病相關(guān)的13個(gè)LncRNA的表達(dá)水平進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)LncRNA NRON和肌球蛋白重鏈相關(guān)的RNA轉(zhuǎn)錄物（MHRT）的非編碼阻遏物，在HF患者血漿中的水平顯著高于非HF對(duì)照參與者，單變量和多變量分析鑒定LncRNA NRON和MHRT是HF的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，LncRNA NRON在心臟細(xì)胞中的過表達(dá)可能促進(jìn)心力衰竭。斯皮爾曼（Spearman）等級(jí)相關(guān)系數(shù)分析顯示，LncRNA NRON與高密度膽固醇（HDL）呈負(fù)相關(guān)，與低密度膽固醇（LDH）呈正相關(guān)，而MHRT與谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）和低密度膽固醇（LDH）呈正相關(guān)。因此，LncRNA NRON有望成為預(yù)測(cè)心衰的一種新型生物標(biāo)志物。但LncRNA NRON究竟是如何促進(jìn)心力衰竭、以哪種通路調(diào)控仍然是未知的，要想使LncRNA NRON服務(wù)于心力衰竭臨床診斷及治療等工作，還需要做大量的研究。

心房纖維化（Atrial Fibrosis，AF）是心房組織不明原因的纖維化以及因纖維化并發(fā)的緩慢性心律失常的一種常見疾病，85%的房顫患者存在心房纖維化。WANG等[27]使用實(shí)時(shí)熒光定量PCR（rRT-PCR）方法，在AF患者中檢測(cè)到LncRNA NRON低表達(dá)現(xiàn)象，同時(shí)在細(xì)胞質(zhì)RNA-蛋白質(zhì)支架復(fù)合物中發(fā)現(xiàn)磷酸化的NFAT顯著性增加，成纖維細(xì)胞的增殖以及I型和Ⅲ型膠原的表達(dá)被抑制，這是首個(gè)證明LncRNA NRON與房顫相關(guān)的研究，可能為房顫的治療提供新的藥物靶點(diǎn)和治療策略。

3 結(jié)論與展望

LncRNA NRON是真核生物中非常重要的組成部分，LncRNA NRON已被發(fā)現(xiàn)是病毒復(fù)制和疾病病變調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的有效調(diào)控因子，其在機(jī)體的病理過程中扮演著非常重要的角色。但當(dāng)前關(guān)于LncRNA NRON的研究仍處于初級(jí)階段，其結(jié)構(gòu)、功能及調(diào)控機(jī)制還需更深層次的研究闡明。

在LncRNA NRON生物學(xué)作用機(jī)制的探索過程中，雖然發(fā)現(xiàn)了LncRNA NRON充當(dāng)媒介參與基因的轉(zhuǎn)錄，可以作為預(yù)測(cè)標(biāo)志物，但其具體作用通路、相關(guān)作用因子及作用方式等一系列問題仍有待進(jìn)一步研究，因此需要從整體上理解LncRNA NRON的生物學(xué)功能，并為更多疾病的診斷和治療提供新的靶點(diǎn)和治療策略。