microRNA-137在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的作用機(jī)制

王寧寧 朱淑霞

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院兒童神經(jīng)科，濱州 256600

微小RNA（microRNA，miR）是一類非編碼RNA，可以調(diào)節(jié)生物體內(nèi)的多種生理過(guò)程，靶向并降解特定的mRNA 可以抑制基因的表達(dá)，從而在生物體中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。miR可以調(diào)節(jié)人類基因80%的表達(dá)，如細(xì)胞增殖、分化、細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡等［1-2］。miR-137 是位于非編碼RNA（ncRNA）基因AK094607.11 中的1p21.3 號(hào)染色體上的miR。研究表明，miR-137在不同腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮著不同的生物學(xué)作用。如在非小細(xì)胞肺癌中，miR-137 靶標(biāo)病抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子α、樁蛋白的表達(dá)，進(jìn)而抑制細(xì)胞增殖過(guò)程及轉(zhuǎn)移能力［3］。在結(jié)直腸癌中，miR-137 通過(guò)直接靶向Cdc42 來(lái)抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、侵襲，并在誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯中發(fā)揮了細(xì)胞抑制作用［4］。此外研究發(fā)現(xiàn)miR-137 可以通過(guò)不同的靶基因在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。神經(jīng)膠質(zhì)瘤是最常見(jiàn)的原發(fā)性惡性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，根據(jù)組織學(xué)特點(diǎn)分為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、髓母細(xì)胞瘤、星形細(xì)胞瘤和少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤等，其中兒童最常見(jiàn)的膠質(zhì)瘤類型為星形細(xì)胞瘤，而成人發(fā)病率最高的則為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤［5］。目前神經(jīng)膠質(zhì)瘤的治療方式主要為手術(shù)切除輔助化療和/或放療。神經(jīng)膠質(zhì)瘤常呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，很難通過(guò)手術(shù)完全切除；由于血腦屏障的存在，藥物難以透過(guò)血腦屏障并發(fā)揮作用，致使神經(jīng)膠質(zhì)瘤的預(yù)后差、復(fù)發(fā)率及病死率較高，因此亟須識(shí)別更多潛在的治療靶點(diǎn)?，F(xiàn)對(duì)miR-137在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的作用機(jī)制作一綜述。

下調(diào)PTP4A3基因的表達(dá)

miR-137 可以通過(guò)蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶IVA 成員3（PTP4A3）介導(dǎo)的蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（Akt/mTOR）信號(hào)通路影響神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的代謝和增殖。PTP4A3是蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶（PTP）家族中的一員。研究發(fā)現(xiàn)，PTP4A3 表達(dá)上調(diào)可以促進(jìn)多種腫瘤的轉(zhuǎn)移，如膀胱癌、乳腺癌和神經(jīng)膠質(zhì)瘤等［6］。mTOR 是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，是細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的重要調(diào)節(jié)因子，其包括2 種復(fù)合物，分別為對(duì)雷帕霉素敏感的mTOR 復(fù)合物（mTORC1）和對(duì)雷帕霉素不敏感的mTOR 復(fù)合物（mTORC2）［7］。激活的Akt 抑制結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物（TSC）的活性，從而啟動(dòng)mTORC1介導(dǎo)的信號(hào)通路，參與核糖體蛋白S6激酶（pS6k）、真核起始因子結(jié)合蛋白1（4EBP1）和真核起始因子4E（eIF4E）的磷酸化，進(jìn)一步參與蛋白質(zhì)翻譯及細(xì)胞生長(zhǎng)。mTORC2 使Ser-473 處的Akt 磷酸化，然后進(jìn)一步參與細(xì)胞的代謝和增殖［8］。研究表明，敲除PTP4A3 可以顯著降低神經(jīng)膠質(zhì)瘤中Akt 的水平，以及Akt/mTOR 信號(hào)通路的下游靶基因的表達(dá)水平，包括細(xì)胞周期蛋白D1、p21、p27 和基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）［9］。已有研究發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，PTP4A3 是miR-137 的直接靶標(biāo)，miR-137 的過(guò)表達(dá)可下調(diào)PTP4A3 的表達(dá)，影響神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的代謝和增殖［10］。

負(fù)調(diào)控叉頭框K1（FOXK1）基因的表達(dá)

FOXK1 基因是叉頭框（FOX）轉(zhuǎn)錄因子家族的一員，其作為轉(zhuǎn)錄因子參與了多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展等過(guò)程的調(diào)控，其在各種人類癌癥中失調(diào)，包括結(jié)腸直腸癌、食道癌和神經(jīng)膠質(zhì)瘤［11-14］。實(shí)驗(yàn)證明，F(xiàn)OXK1 的過(guò)表達(dá)促進(jìn)了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖及侵襲轉(zhuǎn)移能力，并且這一作用是通過(guò)激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的［15］。Wnt/β-catenin 信號(hào)通路是一類傳導(dǎo)生長(zhǎng)刺激信號(hào)的通路，此通路由細(xì)胞外的膜受體Frizzled、Wnt 蛋白、胞質(zhì)內(nèi)的β-catenin 及下游的轉(zhuǎn)錄因子組成，發(fā)揮著指導(dǎo)細(xì)胞增殖、自我更新、分化、組織穩(wěn)態(tài)和胚胎發(fā)育的作用。最近的研究表明，Wnt/β-catenin 信號(hào)通路可以增強(qiáng)神經(jīng)膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)［16］。Wnt 基因異常激活，可抑制GSK3p/APC/Axin復(fù)合物對(duì)β-catenin的磷酸化，減少β-catenin 的降解，使β-catenin 在細(xì)胞內(nèi)聚積并向核內(nèi)轉(zhuǎn)移，進(jìn)而與轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF（T 細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子/淋巴樣增強(qiáng)因子）相互作用，調(diào)節(jié)眾多上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）相關(guān)蛋白如E-cadherin、Fibronectin、MMP7、Snail、Twist 等的表達(dá)，從而誘導(dǎo)EMT 發(fā)生［16］。β-catenin 可與E-cadherin 胞內(nèi)區(qū)結(jié)合形成β-catenin/E-cadherin 復(fù)合體，再與肌動(dòng)蛋白骨架相連，減弱細(xì)胞間粘附，誘導(dǎo)腫瘤的EMT 過(guò)程從而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力［17］。研究發(fā)現(xiàn)，敲除FOXK1 能夠降低神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中β-catenin 水平，進(jìn)而抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，并且證實(shí)了FOXK1 通過(guò)激活wnt/β-catenin 信號(hào)通路參與神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖及侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程，并且這一作用受到miR-137的負(fù)調(diào)控［15］。

下調(diào)周期蛋白依賴性激酶（CDK）6的表達(dá)

miR-137 通過(guò)抑制細(xì)胞CDK6 的表達(dá)來(lái)抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖［18］。細(xì)胞周期蛋白是一類隨著真核細(xì)胞周期進(jìn)展?jié)舛劝l(fā)生規(guī)律變化的蛋白質(zhì)，他們通過(guò)活化CDK 來(lái)調(diào)節(jié)周期中各時(shí)相的進(jìn)程。CDK6 是蛋白激酶復(fù)合物的催化亞基，對(duì)細(xì)胞周期的G1 期進(jìn)展和G1/S 轉(zhuǎn)換很重要，這種激酶已被證實(shí)可以磷酸化，從而調(diào)節(jié)腫瘤抑制因子的活性，使CDK6 成為癌癥發(fā)展的重要蛋白［19］。研究發(fā)現(xiàn)CDK6 影響神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖和分化，而CDK6是miR-137的直接靶標(biāo)，miR-137 通過(guò)與CDK6 的3’-UTR 結(jié)合下調(diào)CDK6 的表達(dá)，阻礙G1-S 期的轉(zhuǎn)化來(lái)抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖［20］。

抑制C3肉毒素底物1（Rac1）基因的表達(dá)

miR-137 通過(guò)抑制Ras 相關(guān)的Rac1 的表達(dá)來(lái)抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲。Rho GTPases（Ras 相似物GTP 酶）是真核細(xì)胞內(nèi)一類重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，與神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)展密切相關(guān)［21］，其是許多膜表面受體如酪氨酸激酶受體、G 蛋白偶聯(lián)受體、細(xì)胞分子受體和黏附分子受體的下游分子蛋白，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮著“分子開(kāi)關(guān)”的作用，將細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)［22-23］。Rac1 是Rho GTPases 家族中的一員。研究發(fā)現(xiàn)，Rac1 可以通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞偽足的形成、促進(jìn)外圍肌動(dòng)蛋白網(wǎng)的組裝、促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的降解來(lái)發(fā)揮促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲的作用［24-25］。miR-137 可以通過(guò)直接結(jié)合Rac1基因的3’-UTR，抑制Rac1的表達(dá)，發(fā)揮抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲的作用［26］。

下調(diào)MORF4相關(guān)基因結(jié)合蛋白（MORF4-related gene-binding protein，MRGBP）基因的表達(dá)

MRGBP 是NuA4 組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的子單位，主要通過(guò)細(xì)胞核酸性組織H4 和H2A 的乙?；瘏⑴c基因的轉(zhuǎn)錄激活［27］。已被證實(shí)MRGBP 在結(jié)腸直腸癌、胰腺癌、膠質(zhì)瘤及肝癌中高表達(dá)。MRGBP 的高表達(dá)與腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、侵襲及患者的預(yù)后有關(guān)［28-29］。有研究表明，MRGBP 可作為腫瘤的診斷生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)，并且還是一種潛在的、獨(dú)立的預(yù)后生物標(biāo)志物，特別是對(duì)膠質(zhì)瘤和肝癌的預(yù)后有重要意義。這表明膠質(zhì)瘤的惡性程度與MRGBP在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的表達(dá)有關(guān)［30］。

在胰腺癌中，MRGBP 是miR-137 的直接靶基因，miR-137 直接與MRGBP 的3’-UTR 靶向結(jié)合抑制MRGBP蛋白的表達(dá)，從而抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移及侵襲［31］。綜上，miR-137 在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中呈低表達(dá)，而MRGBP 呈高表達(dá)，且MRGBP 是miR-137 的一個(gè)靶向調(diào)控基因，那么在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中導(dǎo)入miR-137，并使其作用于MRGBP，可能會(huì)影響膠質(zhì)瘤細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展過(guò)程及患者的預(yù)后，但目前尚不明確，隨著技術(shù)的發(fā)展有望在神經(jīng)膠質(zhì)瘤的分子治療及預(yù)后發(fā)揮特異性作用。

下調(diào)Notch1基因的表達(dá)

Notch 基因在哺乳動(dòng)物中編碼一類跨膜蛋白受體，即Notch1-4，其中Notch1 基因是由2 555 個(gè)氨基酸組成的單次跨膜受體，它是促進(jìn)細(xì)胞生成、抑制細(xì)胞凋亡以及促進(jìn)上皮EMT過(guò)程的關(guān)鍵因子。目前許多研究發(fā)現(xiàn)Notch1及其配體在許多神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中過(guò)度表達(dá)［32］。在肝癌細(xì)胞、結(jié)腸癌細(xì)胞等腫瘤細(xì)胞中miR-137 的過(guò)度表達(dá)可通過(guò)抑制Notch1 基因的表達(dá)從而抑制腫瘤細(xì)胞體外增殖、遷移和侵襲［33］。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中miR-137的過(guò)表達(dá)可能通過(guò)抑制Notch1 基因的表達(dá)來(lái)抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，有望成為神經(jīng)膠質(zhì)瘤的治療靶點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

miR-137 參與神經(jīng)膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的調(diào)節(jié)，主要是通過(guò)與相應(yīng)的靶基因結(jié)合調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)錄水平，上調(diào)或下調(diào)信號(hào)通路相關(guān)蛋白，從而激活或抑制相關(guān)信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。本文主要探討了miR-137 通過(guò)靶向調(diào)節(jié)CDK6、Rac1、MRGBP、Notch1 等基因以及PTP4A3、FOXK1 基因介導(dǎo)的信號(hào)通路來(lái)影響神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，對(duì)miR-137 進(jìn)行深入研究必將為神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)病機(jī)制、診斷、治療及患者預(yù)后提供新思路。