RNA結(jié)合蛋白RBM10及其涉及的主要疾患 ①

劉 祎，張小玲

(桂林醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林 541199)

RNA結(jié)合基序蛋白-10(RNA binding motif 10，RBM10)是RNA結(jié)合基序(RBM)蛋白家族中的重要一員，主要通過選擇性剪接(alternative splicing, AS)來調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。有研究表明，RBM10突變與TARP綜合征密切相關(guān)，同時，越來越多的研究結(jié)果表明RBM10在肺腺癌、腎癌、肝癌等癌癥中具有較高的突變率。本文就RBM10基因的研究進(jìn)展及其在多種疾病中的作用進(jìn)行綜述。

1 RBM10的基本特征

1.1 RBM10的基本結(jié)構(gòu)

RBM10也稱為 S1-1[1]，是位于X染色體P11.3上的一個基因。它的長度約為41.6 kb，包含 24個外顯子，轉(zhuǎn)錄本編碼930個氨基酸。RBM10在胞核與胞漿中均有表達(dá)。RBM10蛋白中編碼區(qū)域包括兩個能與RNA相互作用的RNA識別基序(RRM)域，一個促進(jìn)剪接體盒外顯子跳變[2-3]的八聚體重復(fù)序列基序(OCRE)域，一個與剪接體RNA解旋酶相互作用G-patch域，一個識別單鏈RNA的C2H2型鋅指域[4]，一個參與RBM10的AS過程的RanBP2型鋅指域，以及三個核定位信號(NLSs、NLS2和NLS3分別位于RRM1和OCRE區(qū)域)，見圖1。

圖1 RBM10蛋白結(jié)構(gòu)域

RBM10通過前體信使RNA(pre-mRNA)的AS產(chǎn)生4個主要的剪接亞型，分別是RBM10v1(V354)，最長的RBM10轉(zhuǎn)錄本；RBM10v1(V354del)，缺失第10外顯子末端的GTG RNA三聯(lián)體；RBM10v2(V277)，缺乏RBM10v1的第4外顯子；RBM10v2(V277del)，缺少RBM10v1的第4外顯子和RBM10v1第10外顯子末端的GTG RNA三聯(lián)體[5]，見圖2。人類細(xì)胞主要表達(dá)亞型1，而嚙齒類動物細(xì)胞通常表達(dá)亞型2。RBM10的亞型2和亞型3是不包含外顯子4序列的，是一種不完美的RRM。

圖2 RBM10的可變剪接體

1.2 RBM10與選擇性剪接的關(guān)系

幾乎所有的真核生物都有內(nèi)含子，并且95%的人類多外顯子基因都經(jīng)歷AS事件[6]。AS是指一個pre-mRNA經(jīng)過不同的剪接方式產(chǎn)生不同的mRNA的過程，進(jìn)而產(chǎn)生多種具有不同生物活性或拮抗功能的蛋白質(zhì)亞型，從而形成細(xì)胞和功能的多樣性和復(fù)雜性。AS的剪接方式包含剔除盒式外顯子，外顯子互斥，選擇性終止外顯子，選擇性5′或3′剪接位點(diǎn)的選擇以及內(nèi)含子的保留等。AS的基本剪接機(jī)制稱為剪接體，它是一個蛋白復(fù)合體，主要由U1、U2、U4、U5、U6以及小核核糖核蛋白(small nuclear ribonucleoproteins， snRNPs)組成[7]，每個snRNPs都含有蛋白質(zhì)和富含尿苷的小核RNA，它能識別并結(jié)合剪接位點(diǎn)發(fā)揮剪接作用。在AS過程中，選擇位點(diǎn)識別結(jié)合的調(diào)控是一個與多因素相關(guān)的復(fù)雜過程，調(diào)控包括兩大類，即順式作用因子和反式調(diào)節(jié)蛋白。RBM10屬于后者，是一種RNA 結(jié)合蛋白，在RBM10的N端區(qū)域，包含兩個RNA結(jié)合域，一個RRM2域識別富含半胱氨酸(C)的序列，它參與RNA的特異性結(jié)合；另一個是以甘氨酸-甘氨酸-丙氨酸(GGA)為中心的ZnF基序，它參與AS的基本剪接機(jī)制。除了上述功能外，RBM10還能調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。研究結(jié)果表明，在人乳腺癌細(xì)胞系MCF-7[8]和骨肉瘤細(xì)胞[9]中，RBM10的過表達(dá)可以增強(qiáng)TNF-α的轉(zhuǎn)錄，而TNF-α水平的增加又能促進(jìn)凋亡的增加。以上結(jié)果表明，RBM10可能通過調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)揮潛在的促凋亡作用。綜上所述，正常情況下RBM10在生長細(xì)胞和靜止細(xì)胞中都普遍表達(dá)，是多種基因AS的調(diào)節(jié)因子[10-17]，它不僅能直接靶向AS事件，還能通過調(diào)控AS事件間接調(diào)控下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[18]。因此，它通常被認(rèn)為是一種腫瘤抑制因子[19-22]。它的異常表達(dá)則能夠引起多種疾病，如TARP綜合征和各種癌癥。

2 RBM10突變與相關(guān)疾病

2.1 TARP綜合征

隨著對RBM10研究的逐漸深入，發(fā)現(xiàn)與性別息息相關(guān)的位于X染色體上的RBM10突變可以導(dǎo)致一種罕見的致死性X染色體疾病，即TARP綜合征，不是癌癥勝似癌癥。TARP綜合征是以馬蹄足，房間隔缺損，羅賓序列，舌下垂，唇腭裂以及持續(xù)的左上腔靜脈等為特征的一種X連鎖隱性遺傳病，通常導(dǎo)致患病男性胎兒出生前或者出生后死亡。盡管TARP綜合征是致命性的疾病，但仍有存活患者。2018年，H?jland等[23]發(fā)現(xiàn)了第一個存活到28歲的TARP患者，通過診斷外顯子測序發(fā)現(xiàn)，患者的RBM10基因第4 外顯子[4]出現(xiàn)了突變，該突變導(dǎo)致了遺傳密碼子移位，并在轉(zhuǎn)錄本中產(chǎn)生了提前終止密碼子最終導(dǎo)致疾病的發(fā)生。研究者認(rèn)為這個病例中RBM10的轉(zhuǎn)錄本是通過AS事件跳過外顯子4，產(chǎn)生正常的RBM10的亞型2和亞型3，從而導(dǎo)致了較溫和的表型，使患者存活到成年期[23]。此外，以智力殘疾和多種先天性畸形為主要病理表型的14歲患者的病例報道顯示，這種表型患者的突變是RBM10基因651-889殘基的缺失，它刪除了跨越6個外顯子的C端區(qū)域[11]，丟失的區(qū)域包括第二個ZnF域和NLS1區(qū)域。這些結(jié)構(gòu)域?qū)τ赗BM10在細(xì)胞核中的AS功能很重要[11，3]，但其具體的分子機(jī)制有待研究。這些病例報道表明，RBM10的突變是TARP綜合征的發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵致病因素，與RBM10本身結(jié)構(gòu)域的突變或缺失密切相關(guān)。

2.2 肺癌

RBM10是肺腺癌(lung adenocarcinoma，LUAD)中的突變基因之一，多見于男性患者。Tang等[24]采用Western blot技術(shù)測定41例肺腺癌與癌旁組織中RBM10的表達(dá)情況。結(jié)果表明，與癌旁組織相比，RBM10蛋白在肺腺癌細(xì)胞和組織中的表達(dá)降低甚至缺失，在非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞系中穩(wěn)定過表達(dá)RBM10蛋白促進(jìn)了細(xì)胞凋亡，抑制細(xì)胞增殖。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)RBM10在LUAD中的表達(dá)水平與腫瘤分期呈負(fù)相關(guān)，LUAD患者組織樣本中RBM10的低表達(dá)與較短的生存時間和不良預(yù)后相關(guān)，提示RBM10可作為評估肺癌預(yù)后的標(biāo)志物。以上內(nèi)容表明RBM10突變?nèi)笔cLUAD的發(fā)生密切相關(guān)，RBM10通常作為腫瘤抑制因子但它的突變促進(jìn)肺腺癌的發(fā)生發(fā)展，這可能與RBM10在肺腺癌進(jìn)展中的下游靶標(biāo)的不同有關(guān)。Bechara等[12]研究結(jié)果表明UNMB是一種抑癌因子，它是RBM10發(fā)揮AS調(diào)控作用的下游靶基因。在LUAD中RBM10的V354E位點(diǎn)突變，抑制了其AS活性，并產(chǎn)生了一個包含外顯子9的NUMB的亞型，該亞型促進(jìn)了Notch信號細(xì)胞增殖途徑參與LUAD的發(fā)生。Zhao等[20]的研究同樣發(fā)現(xiàn)LUAD細(xì)胞增值率的增加與RBM10突變引起的AS活性下降有關(guān)，并提示突變的RBM10通過解除對靶基因NUMB剪接在LUAD的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。但該研究小組還發(fā)現(xiàn)在肺腺癌進(jìn)展中，RBM10的主要效應(yīng)因子還包括真核翻譯起始因子4H(eukaryotic translation initiation factor 4H，EIF4H)[25]，該因子有兩種剪接異構(gòu)體，分別是含有外顯子5的EIF4H-L和不含有外顯子5的EIF4H-S。突變的RBM10增強(qiáng)了EIF4H-L在腫瘤中特異性表達(dá)，這對LUAD細(xì)胞增殖至關(guān)重要。以上結(jié)果提示，RBM10的突變引發(fā)的下游靶基因AS事件的改變是LUAD的發(fā)生發(fā)展的重要因素。

2.3 腎細(xì)胞癌

腎細(xì)胞癌(renal cell carcinoma，RCC)是起源于腎實(shí)質(zhì)腎小管上皮細(xì)胞中最常見的一種惡性腫瘤。RCC是較常見的泌尿系統(tǒng)腫瘤之一[26]，由于RCC早期癥狀不明顯且進(jìn)展期缺乏有效的治療手段，所以腎細(xì)胞癌的發(fā)病率不斷增長，且男性發(fā)病比女性更多見。RBM10突變發(fā)生在Xp11易位相關(guān)性RCC中，是一種罕見的腎細(xì)胞癌。Kato等[27]用斷裂熒光原位雜交技術(shù)對10例Xp11易位相關(guān)性RCC患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了RBM10基因與TFE3基因的融合。在Xp11重排的腎細(xì)胞癌中涉及基因編碼轉(zhuǎn)錄因子E3(the gene encodes the transcription factor E3，TFE3)的融合，TFE3是基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子，是微眼癥相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子家族成員之一，位于Xp11.2，它能與其他染色體上各種基因融合[28]。而RBM10是TFE3基因融合伴侶之一。在RBM10-TFE3型RCC中，由于RBM10基因與TFE3基因具有相反的轉(zhuǎn)錄方向，使TFE3外顯子5和RBM10外顯子17之間發(fā)生易位，從而形成融合的嵌合轉(zhuǎn)錄本，促進(jìn)了腫瘤形成[29]。以上研究證明了RBM10對下游腫瘤相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控具有重要意義，在抑制細(xì)胞增殖方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

2.4 其他涉及RBM10通路的相關(guān)癌癥

RBM10突變也發(fā)生在其他癌癥中，如胰腺癌[30]、結(jié)直腸癌[31]、子宮內(nèi)膜癌[32]、肝細(xì)胞癌[33]等。這些研究結(jié)果表明RBM10突變與多種腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。此外，RBM10還參與多種癌癥相關(guān)的通路。其一，Notch信號通路主要由Notch受體、Notch配體以及CSL-DNA結(jié)合蛋白等組成，通過Notch受體和Notch配體結(jié)合傳遞信號，參與細(xì)胞增殖、分化、侵襲、遷移以及凋亡等過程。該通路的激活與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。在子宮內(nèi)膜癌中MicroRNA通過轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)RBM10水平，從而促進(jìn)增殖型Numb表達(dá)，進(jìn)一步激活下游Nocth信號通路促進(jìn)癌細(xì)胞增殖，抑制凋亡。其二，在RAP1/AKT/CREB信號通路[21]中，一個小的GTP酶(RAP1)激活蛋白激酶B(AKT)，AKT磷酸化并激活轉(zhuǎn)錄因子CREB，從而誘導(dǎo)細(xì)胞增殖并且減少凋亡。RBM10突變與RAP1/AKT/CREB信號通路具有相關(guān)性。在非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞中過表達(dá)RBM10能降低了RAP1的活性，從而抑制了AKT的磷酸化降低了CREB的活性，導(dǎo)致癌細(xì)胞增殖被抑制并且降低了細(xì)胞凋亡的敏感性。其三，KRAS基因是人類腫瘤相關(guān)基因，定位于12號染色體上，該基因能促進(jìn)惡性腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移，與胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)[34]的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。在的胰腺導(dǎo)管腺癌中，RBM10突變可與KRAS突變同時存在，RBM10突變與KRAS異常共同發(fā)生，可使KRAS信號通路激活，加速癌細(xì)胞的生長，縮短患者的生存期。RBM10還參與EGFR/KRAS/MAPK信號通路[35]、MDM2-MDMX-P53負(fù)反饋環(huán)路[19]等。

RBM10是RNA結(jié)合基序基因家族的成員之一。在多種人類惡性腫瘤中發(fā)現(xiàn)RBM10具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖，促進(jìn)凋亡的作用，說明RBM10是一個潛在的抑癌基因。有研究結(jié)果表明，RBM10的突變與Notch信號通路、PAR1/AKT/CREB信號通路和KRAS基因信號通路等密切相關(guān)，說明RBM10在腫瘤的惡性進(jìn)展中具有不可或缺的作用。本文在前人研究的基礎(chǔ)上總結(jié)RBM10的分子生物學(xué)基礎(chǔ)，RBM10基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制，以及RBM10與相關(guān)疾病的關(guān)系。但仍有很多關(guān)鍵性的問題仍有待進(jìn)一步解決，如除可變剪接外RBM10參與的其他調(diào)控和分子作用機(jī)制；RBM10在肺癌中作為腫瘤抑制因子和腫瘤生長促進(jìn)因子雙重作用的具體機(jī)制；RBM10相關(guān)腫瘤靶向治療的藥物研究等。因此，全面深入研究RBM10突變在人類惡性腫瘤中的作用機(jī)制，不僅能擴(kuò)展對RNA結(jié)合蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮何種作用的深刻認(rèn)識，還能有望為癌癥的早期診斷和靶向治療提供新思路。