RNA結(jié)合蛋白在婦科惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的研究進(jìn)展

蔡小云,呂衛(wèi)國(guó)

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院,杭州 310006)

RNA結(jié)合蛋白，簡(jiǎn)稱RBPs(RNA binding proteins),是一類經(jīng)編碼基因轉(zhuǎn)錄翻譯并且能和RNA結(jié)合的蛋白質(zhì)。近年來，越來越多的研究證明，RBPs在常見婦科腫瘤中均存在異常表達(dá)，部分與腫瘤的不良預(yù)后相關(guān)，其通過調(diào)控原癌基因和抑癌基因的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。復(fù)習(xí)相關(guān)文獻(xiàn)，并對(duì)RBPs功能與最新研究進(jìn)展進(jìn)行闡述，以期發(fā)現(xiàn)其臨床意義和潛在的診斷治療策略。

1 RBPs簡(jiǎn)介

目前，在人不同細(xì)胞中，經(jīng)實(shí)驗(yàn)鑒定并核實(shí)了1542 RBPs，約占所有編碼基因的7.5%[1]。RBPs能和蛋白質(zhì)、編碼基因mRNA、非編碼基因RNA相互作用從而發(fā)揮功能，任何RBPs都是由多個(gè)重復(fù)序列所組成，這些重復(fù)序列構(gòu)成識(shí)別RNA結(jié)合域。常見的RNA結(jié)合域主要包括RNA識(shí)別基序(RRM)、K同源結(jié)構(gòu)域(KH)、雙鏈RBD(dsRBD)、冷休克結(jié)構(gòu)域(CSD)、精氨酸-甘氨酸-甘氨酸結(jié)構(gòu)域(RGG)、富酪氨酸結(jié)構(gòu)域和鋅指結(jié)構(gòu)域(ZnF)等[2]。RNA結(jié)合域通過不同的排列組合，賦予了RBPs功能的多樣性。

2 RBPs的生理功能

RBPs具有多種功能，包括可變剪切，多聚腺苷酸化，調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性，亞細(xì)胞定位，蛋白翻譯等過程，一個(gè)RBPs可能具有多種功能，表明RBPs功能具有多樣性。

2.1 可變剪切 大多數(shù)基因的mRNA前體(pre-mRNA)可通過可變剪切產(chǎn)生不同的mRNA異構(gòu)體。RBPs可與小核蛋白(snRNPs)、多肽組裝成核心剪接體來控制可變剪切[3]。RNA結(jié)合蛋白QKI是肺癌中最常被下調(diào)的剪接因子之一，QKI因不能和核心剪接因子SFI競(jìng)爭(zhēng)使NUMB mRNA外顯子12跳躍，導(dǎo)致不含外顯子12的NUMB異構(gòu)體不能促進(jìn)增殖和激活Notch信號(hào)通路[4]。

2.2 選擇性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation，APA) 某些RBPs還協(xié)調(diào)參與大多數(shù)真核前mRNA加工的另一個(gè)關(guān)鍵步驟，即在3'末端非翻譯區(qū)(3'untranslated region，3'UTR)增加一個(gè)多聚腺苷酸尾(poly-A tail)，從而影響核輸出、成熟、mRNA穩(wěn)定性和翻譯。

2.3 影響mRNA穩(wěn)定性 影響真核細(xì)胞mRNA穩(wěn)定性有很多因素,主要包括5'cap、3'polyA tai、5'UTR、3'UTR等,其中以富集AU元件的3'UTR(ARE)研究最為廣泛透徹[5]。常見的影響mRNA穩(wěn)定性RBPs有HUR、PTBP3、LARP1、IMP1、IMP3、hnRNPD等。

2.4 亞細(xì)胞定位 mRNA在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中并翻譯成蛋白質(zhì)。目前研究mRNA定位最為廣泛和深入的機(jī)制是沿細(xì)胞骨架進(jìn)行的mRNA主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。RBPs作為mRNA亞細(xì)胞定位的反式作用因子，通過識(shí)別結(jié)合mRNA分子上的定位序列，通常位于3'UTR中，兩者形成核糖核蛋白復(fù)合物(RNP)，在分子馬達(dá)的幫助下，將RNP沿細(xì)胞骨架運(yùn)輸?shù)教囟ǖ膩喖?xì)胞位置,這種機(jī)制有助于維持細(xì)胞極性。

2.5 翻譯 mRNA翻譯蛋白質(zhì)的過程較為復(fù)雜，包括起始、延長(zhǎng)、終止3個(gè)階段，RBPs主要參與mRNA翻譯起始階段。RBPs調(diào)控翻譯有3種方式：直接結(jié)合5'端帽子結(jié)構(gòu)、不依賴帽子結(jié)構(gòu)而直接識(shí)別內(nèi)部核糖體結(jié)合位點(diǎn)(IRES)以及與3'端結(jié)合。

2.5.1 結(jié)合5'端帽子的翻譯 真核細(xì)胞翻譯起始因子4E(eIF4E)作為RNA結(jié)合蛋白，是eIF4F翻譯起始復(fù)合體的一個(gè)組成部分。eIF4E與eIF4A(RNA解旋酶)、eIF4G(骨架分子)相互作用，并與mRNA的5'端m7G帽結(jié)合,將核糖體募集到mRNA，并開始翻譯。

2.5.2 直接識(shí)別內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(IRES)的翻譯 內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(IRES)是mRNA 5'UTR中的RNA結(jié)構(gòu)元件，其以不依賴5'端帽子結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)選擇性促進(jìn)mRNA翻譯。RBPs通過識(shí)別IRES，直接招募核糖體來促進(jìn)翻譯能力的改變。如LARP3通過結(jié)合IRES方式募集進(jìn)入多個(gè)核糖體，增加抗凋亡基因XIAP和EMT相關(guān)基因mRNA的翻譯，促進(jìn)癌細(xì)胞的存活和侵襲[6]。

2.5.3 與3'端結(jié)合 盡管翻譯調(diào)控受5'UTR和3'UTR中的序列特異性元件介導(dǎo)，但影響翻譯的序列大多都位于3'UTR。如TGF-β激活翻譯元件(BAT)位于mRNA 3'UTR,在TGF-β信號(hào)缺少的情況下,hnRNPE1通過與Dab2和ILEI的mRNA的3'UTR中BAT元件結(jié)合，與真核延伸因子1 A1(eEF1A1)形成RNP復(fù)合物,阻止eEF1A1從核糖體A位點(diǎn)釋放，從而抑制了Dab2和ILEI的翻譯延伸。當(dāng)TGF-β信號(hào)通路激活磷酸化hnRNPE1后，eEF1A1從核糖體A位點(diǎn)釋放，最終促進(jìn)上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化[7]。

3 RBPs在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

癌癥的發(fā)生發(fā)展過程很復(fù)雜，近年來，越來越多的研究表明RBPs表達(dá)和定位的改變可影響癌基因、抑癌基因和基因組穩(wěn)定相關(guān)基因的表達(dá)，導(dǎo)致多種腫瘤相關(guān)表型，如增殖、凋亡、血管生成、衰老和侵襲遷移。如RNA結(jié)合蛋白PUM1在結(jié)腸癌中表達(dá)升高，過表達(dá)PUM1可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和克隆形成[8]。肺癌中RBMS1通過抑制SLC7A11的轉(zhuǎn)錄，減少胱氨酸的攝取，促進(jìn)亞鐵沉積，最終介導(dǎo)鐵死亡參與肺癌的發(fā)展[9]。由此可見，RBPs可能成為腫瘤治療的潛在靶點(diǎn)。

4 RBPs在婦科惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

在婦科惡性腫瘤中，越來越多異常表達(dá)的RBPs被人們所關(guān)注，它們通過影響癌細(xì)胞增殖、凋亡、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition,EMT)、侵襲轉(zhuǎn)移、耐藥等過程，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中扮演著重要角色，未來可能輔助早期診斷或作為腫瘤復(fù)發(fā)治療靶點(diǎn)，改善患者預(yù)后和延長(zhǎng)生存時(shí)間。

4.1 RBPs與子宮頸癌 子宮頸癌的發(fā)生主要與人乳頭瘤病毒(human papilloma virus,HPV)感染相關(guān)，現(xiàn)可通過接種疫苗來預(yù)防子宮頸癌的發(fā)生。越來越多的研究表明，RBPs參與子宮頸癌的發(fā)生發(fā)展過程，RBPs可參與子宮頸癌增殖、周期、凋亡、耐藥等相關(guān)生物學(xué)進(jìn)程，RBPs可能作為子宮頸癌的診斷標(biāo)記物或潛在的治療靶點(diǎn)。Chen等[10]研究發(fā)現(xiàn)，皮剪接調(diào)節(jié)蛋白1(epithelial splicing regulatory protein 1，ESRP1)過表達(dá)可顯著抑制宮頸癌細(xì)胞增殖，ESRP1過表達(dá)能顯著降低細(xì)胞周期蛋白A2(cyclin A2)mRNA的穩(wěn)定性，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，誘導(dǎo)G1期阻滯，最終使腫瘤細(xì)胞增殖能力降低。QKI是RNA剪接和成熟的重要調(diào)控因子，Luo等[11]發(fā)現(xiàn)其在人宮頸癌細(xì)胞中表達(dá)降低，當(dāng)過表達(dá)QKI會(huì)抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。不僅如此，Tong等[12]論證了QKI會(huì)影響化療藥物的敏感性，QKI過表達(dá)時(shí)會(huì)增加宮頸癌細(xì)胞對(duì)順鉑和阿霉素的化療敏感性。

RBPs與RNA結(jié)合，除了結(jié)合編碼蛋白基因mRNA外，其實(shí)非編碼RNA(Non-coding RNA,ncRNA)占基因轉(zhuǎn)錄本的絕大多數(shù)，越來越多的文獻(xiàn)報(bào)道RBPs和非編碼RNA結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。常見的結(jié)合非編碼RNA有microRNA、lncRNA和circRNA等。首先，RBPs作為編碼基因，可作為某些miRNA的下游靶標(biāo)mRNA。Tong等[12]探究證明，QKI作為miR-574-5p的靶分子，參與調(diào)控miR-574-5p介導(dǎo)的宮頸癌細(xì)胞的發(fā)展和轉(zhuǎn)移過程。沉默miR-574-5p時(shí)會(huì)增加QKI表達(dá)，從而抑制細(xì)胞增殖和侵襲，增加細(xì)胞凋亡。Ji等[13]研究發(fā)現(xiàn)，QKI在宮頸癌細(xì)胞中可促進(jìn)circSLC26A4成環(huán)。其次，RBPs也能和lncRNA結(jié)合，在宮頸癌中，如最為常見的HuR。Xu等[14]在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中證實(shí)HuR能直接結(jié)合HOXC6 mRNA并增加HOXC6 mRNA的穩(wěn)定性，進(jìn)而促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的進(jìn)展。RNA免疫沉淀實(shí)驗(yàn)顯示，HuR可與BBOX1-AS1(lncRNA BBOX1 antisense RNA 1)結(jié)合。當(dāng)沉默BBOX1-AS1后，HOXC6 mRNA與HuR結(jié)合減少，但HuR mRNA和蛋白表達(dá)無明顯變化,表明HuR和BBOX1-AS1存在協(xié)同關(guān)系，兩者結(jié)合后會(huì)增強(qiáng)HuR和HOXC6 mRNA的結(jié)合。

近來，與N6-腺苷酸甲基化(m6A)相關(guān)文章一直是關(guān)注熱點(diǎn)。一些m6A相關(guān)分子其實(shí)也是RBPs,只是結(jié)合的是mRNA分子上特殊的堿基修飾，即甲基化的N6-腺苷酸。這種甲基化修飾被證明是可逆化的，需要甲基化轉(zhuǎn)移酶(METTL3/METTL14)、去甲基化酶(ALKBH5/FTO)和甲基化閱讀蛋白(IGFBPs/YTHDFs/YTHDCs)等共同參與。Li等[15]在宮頸癌細(xì)胞體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，甲基化閱讀蛋白YTHDF1和IGF2BP3能分別結(jié)合具有m6A修飾的PDK4，正向調(diào)節(jié)其翻譯延伸和mRNA穩(wěn)定性，進(jìn)而調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的糖酵解。同樣，另外一項(xiàng)研究結(jié)果表明，甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3在宮頸癌組織和細(xì)胞中顯著上調(diào)，這與子宮頸癌患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后密切相關(guān)。在功能上，METTL3可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和有氧糖酵解(Warburg)；在機(jī)制上，METTL3通過招募YTHDF1增強(qiáng)HK2的穩(wěn)定性，從而促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞糖酵解，這或許能提供對(duì)宮頸癌治療的新見解[16]。

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，RBPs在正常和腫瘤組織中存在表達(dá)差異，一些RBPs與臨床病理分期及預(yù)后有關(guān)。Ma等[17]發(fā)現(xiàn)，宮頸癌中FUBP1 mRNA和蛋白表達(dá)均明顯高于癌旁組織，F(xiàn)UBP1表達(dá)增高與宮頸癌患者的年齡、T分期、N分期、腫瘤復(fù)發(fā)、Ki67表達(dá)呈正相關(guān)，并且FUBP1表達(dá)增高對(duì)宮頸癌的總生存率和無病生存率都具有獨(dú)立的不利預(yù)測(cè)作用，表明FUBP1可能是宮頸癌一個(gè)新的預(yù)后因子。

4.2 RBPs與卵巢癌 卵巢癌在女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤的致死率占首位，但其病因迄今一直不明，病情發(fā)展隱匿，不易早發(fā)現(xiàn)，很多患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已是晚期。手術(shù)和化療是治療卵巢癌的主要措施，但腫瘤化療耐藥和復(fù)發(fā)一直是一個(gè)難題，而多藥耐藥是晚期卵巢癌患者化療失敗和死亡的主要原因。因此，降低耐藥性是提高晚期卵巢癌患者生存率必須解決的問題。鉑類藥物是一類廣譜抗腫瘤藥物，其中紫杉醇聯(lián)合卡鉑方案是上皮性卵巢癌的首選標(biāo)準(zhǔn)方案。Zhang等[18]在以紫杉醇為基礎(chǔ)的化療耐藥的卵巢癌細(xì)胞和復(fù)發(fā)性卵巢腫瘤中發(fā)現(xiàn)CPEB4升高，CPEB4過表達(dá)在體外實(shí)驗(yàn)中會(huì)增加卵巢癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇的耐藥性，反之，CPEB4敲低會(huì)提高對(duì)紫杉醇的敏感性，表明CPEB4在卵巢癌耐藥細(xì)胞中發(fā)揮著重要作用。Nie等[19]發(fā)現(xiàn)，ALKBH5在對(duì)順鉑耐藥的卵巢癌細(xì)胞中上調(diào)，并且在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中均可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性，ALKBH5結(jié)合m6A修飾的JAK2，激活JAK2/STAT3信號(hào)通路，導(dǎo)致卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥。因此，抑制ALKBH5表達(dá)可能是增加卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑敏感性的一種潛在策略。對(duì)于Braca突變的上皮性卵巢癌,PARP抑制劑(PARPi)的有效率很高，但PARPi耐藥仍是一個(gè)主要的挑戰(zhàn)。Fukumoto等[20]證明，具有m6A修飾的FZD10 mRNA通過上調(diào)Wnt/β-catenin信號(hào)通路促進(jìn)Braca突變的卵巢癌細(xì)胞對(duì)PARPi抵抗，但m6A去甲基化酶能通過減少FZD10 mRNA上的m6A修飾增加卵巢癌細(xì)胞對(duì)PARPi敏感性，這些發(fā)現(xiàn)闡明了一個(gè)新的PARPi耐藥調(diào)節(jié)機(jī)制。這些研究為治療卵巢癌藥物耐藥提供了一個(gè)新的視角。

RBPs也與卵巢癌細(xì)胞的增殖、周期、凋亡、轉(zhuǎn)移等過程密切相關(guān)。如抑癌基因QKI5與漿液性卵巢癌患者的腫瘤分期和不良預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。QKI5在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中均抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[21]。同樣，另一項(xiàng)研究[22]將RBP數(shù)據(jù)庫(kù)、GEO數(shù)據(jù)和10例卵巢癌組織及8例正常卵巢組織的RNA-seq數(shù)據(jù)整合，發(fā)現(xiàn)CELF2在卵巢癌中表達(dá)下調(diào)，并且與卵巢癌患者的總生存率(overall survival，OS)和無進(jìn)展生存率(progression-free survival，PFS)呈正相關(guān)。CELF2表達(dá)改變導(dǎo)致卵巢癌細(xì)胞在體內(nèi)外增殖、遷移和侵襲的改變。這些研究都為卵巢癌的治療提供了新的、潛在的靶點(diǎn)。

近年來，越來越多的文章報(bào)道卵巢癌中非編碼RNA和RBPs結(jié)合，最多見的是circRNA。circRNA呈封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不受RNA外切酶影響，表達(dá)更穩(wěn)定，不易降解。近年來，circRNA除了經(jīng)典的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源microRNA(ceRNA)機(jī)制外，另一個(gè)主要是與RBPs結(jié)合。Chen等[23]在卵巢癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)過表達(dá)Circ-NOLC1會(huì)增加細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力;生物信息學(xué)分析和RNA免疫沉淀實(shí)驗(yàn)表明，Circ-NOLC1可與RNA結(jié)合蛋白ESRP1結(jié)合，過表達(dá)Circ-NOLC1能明顯增加ESRP1表達(dá)水平，而下調(diào)Circ-NOLC1表達(dá)則結(jié)果相反。表明Circ-NOLC1可能通過結(jié)合ESRP1促進(jìn)卵巢癌的發(fā)生和發(fā)展。

在卵巢癌中，與m6A相關(guān)的RNA結(jié)合蛋白分子也是研究熱點(diǎn)。如m6A閱讀蛋白YTHDF1[24]在卵巢癌中高表達(dá)，其上調(diào)與卵巢癌患者的預(yù)后不良有關(guān)，它通過與m6A修飾的EIF3C mRNA結(jié)合，不影響mRNA表達(dá)量而是增加EIF3C的翻譯，EIF3C是蛋白質(zhì)翻譯起始因子EIF3的一個(gè)亞基，能促進(jìn)整體翻譯輸出，從而促進(jìn)卵巢癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。這條YTHDF1-EIF3C軸可能作為開發(fā)治療癌癥的靶點(diǎn)。Huang等[25]表明，去甲基化酶FTO表達(dá)在卵巢癌中上調(diào)，能抑制卵巢癌干細(xì)胞的自我更新和腫瘤發(fā)生，當(dāng)沉默F(xiàn)TO,腫瘤干性標(biāo)記物SOX2、OCT1、NANOG等表達(dá)明顯升高，揭示了FTO在卵巢癌中發(fā)揮一個(gè)抑癌功能。

4.3 RBPs與子宮內(nèi)膜癌 子宮內(nèi)膜癌是女性生殖系統(tǒng)中常見的癌癥之一，相關(guān)RBPs的研究仍在發(fā)展階段?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，Ccdc124是與各種mRNA相互作用的胞質(zhì)分裂相關(guān)RBP。研究者通過免疫組化檢測(cè)表明，Ccdc124不僅在子宮內(nèi)膜癌表現(xiàn)強(qiáng)陽(yáng)性(95.4%)，同時(shí)在膀胱癌(68.4%)和卵巢癌(86.8%)中呈強(qiáng)陽(yáng)性，表明Ccdc124可作為一種新型癌細(xì)胞標(biāo)記物[26]。Zhang等[27]在子宮內(nèi)膜癌中發(fā)現(xiàn)IGF2BP1表達(dá)增加，并且該蛋白的高表達(dá)與不良預(yù)后相關(guān)。IGF2BP1過表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞增殖并調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和癌癥進(jìn)展。IGF2BP1可識(shí)別PEG10 mRNA的3'UTR中的m6A位點(diǎn)，并募集PABPC1以增強(qiáng)PEG10 mRNA的穩(wěn)定性，從而促進(jìn)PEG10蛋白的表達(dá)，表明IGF2BP1在子宮內(nèi)膜癌中以m6A依賴性調(diào)節(jié)機(jī)制發(fā)揮著重要作用。

5 展望和結(jié)語(yǔ)

RBPs蛋白功能廣泛，迄今已報(bào)道了多個(gè)RBPs，功能研究得比較完善，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新的RBPs正不斷地被鑒定出來，RBPs的功能也將不斷豐富。目前，差異化表達(dá)RBPs在婦科腫瘤中已有多篇報(bào)道，可能成為腫瘤診斷和預(yù)后新的標(biāo)志物。RBPs表型研究主要集中在其增殖、周期、凋亡和遷移侵襲能力，與耐藥相關(guān)的文章仍較少，這可成為新的研究方向。與m6A相關(guān)的RNA結(jié)合蛋白也不斷刷新人們的知識(shí)邊界，相信未來一定會(huì)有更新的研究成果值得學(xué)習(xí)。