長鏈非編碼RNA BCYRN1與相關(guān)疾病的研究進(jìn)展①

李泳興 馬武華 王勇 莊月容 鐘鳴

（廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣州 510405）

真核生物轉(zhuǎn)錄組全基因組分析的研究進(jìn)展表明，人類基因組中高達(dá)90%被轉(zhuǎn)錄。然而，蛋白質(zhì)編碼基因的外顯子僅覆蓋基因組的2.94%，其余的轉(zhuǎn)錄為非編碼RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）［1］。根據(jù)核苷酸長度，調(diào)控性ncRNAs一般分為兩類。少于200個(gè)核苷酸通常被稱為小非編碼RNA（short/small non-coding RNAs），包括microRNAs（miRNAs）；大于200個(gè)核苷酸的被稱為長鏈非編碼RNA（long non-coding RNAs，lncRNAs）［2］。lncRNAs可通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的表達(dá)在多種生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用，隨著近年來對lncRNAs研究的不斷加深，lncRNAs與疾病相關(guān)的新證據(jù)和機(jī)制被不斷發(fā)現(xiàn)，有助于幫助人們更好地理解相關(guān)疾病的病因和治療機(jī)制［3］。

lncRNA在許多疾病中都起著重要作用。腦細(xì)胞質(zhì)RNA1（brain cytoplasmic RNA1，BCYRN1，也稱作BC200）是一種含有200個(gè)核苷酸的長鏈非編碼RNA，由位于人類2號染色體上鈣調(diào)蛋白2（CALM2）和上皮細(xì)胞黏附分子（EPCAM）的蛋白質(zhì)編碼基因之間的基因位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄而來。在大腦中高水平表達(dá)，同時(shí)在多種腫瘤中表達(dá)增高［4］。本文主要對BCYRN1與神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和腫瘤等疾病的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 BCYRN1相關(guān)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能

PATRYCJA等［5］在基于實(shí)驗(yàn)和生物信息學(xué)共同驗(yàn)證人類BCYRN1的二級和三級結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)BCYRN1的二級結(jié)構(gòu)被分解為27個(gè)結(jié)構(gòu)基序（包括內(nèi)部3通和4通的連接環(huán)、11個(gè)環(huán)、3個(gè)莖和1個(gè)單鏈）。RHAU是一種依賴ATP的RNA解旋酶，對DNA和RNA中的四倍體結(jié)構(gòu)具有很高的親和力。BOOY等［6］已鑒定出BCYRN1是在RHAU免疫沉淀的基礎(chǔ)上特別富集的。BOOY等［7］在蛋白質(zhì)/RNA相互作用位點(diǎn)用一系列RNA截?cái)嘧兌淘囼?yàn)進(jìn)行定位，揭示了涉及5'Alu域、富含3'A或富含3'C區(qū)域的3種不同的相互作用模式。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)了CSDE1（cold shock domain-containing E1，包含E1的冷休克域）和BCYRN1之間的直接相互作用以及絲氨酸/蘇氨酸激酶受體相關(guān)蛋白（serine/threonine kinase receptor associated protein，STRAP）通 過 與CSDE1異源二聚化間接結(jié)合到BCYRN1上。綜合分析發(fā)現(xiàn)，BCYRN1核糖核蛋白與CSDE1具有相互調(diào)節(jié)功能。

BCYRN1的功能主要是作為調(diào)節(jié)劑在神經(jīng)元樹突后抑制翻譯過程起作用，JANG等［8］對BCYRN1進(jìn)行了系統(tǒng)的區(qū)域解剖分析，并研究了不同RNA變體在體外抑制熒光素酶mRNA翻譯的能力。研究發(fā)現(xiàn)，由部分Alu結(jié)構(gòu)域以及富含A/C的結(jié)構(gòu)域組成的111~200個(gè)核苷酸區(qū)域?qū)τ诜g抑制最為有效。富含A、富含A/C和Alu的單個(gè)結(jié)構(gòu)域可以增強(qiáng)翻譯，但是每個(gè)域的翻譯水平不同，并且這些增強(qiáng)作用表現(xiàn)為依賴于5'端帽的翻譯。

KIM等［9］在研究BCYRN1的生物合成時(shí)發(fā)現(xiàn)BCYRN1 RNA的高效轉(zhuǎn)錄需要內(nèi)部和上游啟動子元件。此研究通過缺失分析發(fā)現(xiàn)上游-100 bp區(qū)域?qū)eLa細(xì)胞BCYRN1 RNA的瞬時(shí)轉(zhuǎn)錄至關(guān)重要，通過瞬時(shí)轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)外源性BCYRN1 RNA啟動子的轉(zhuǎn)錄活性隨癌細(xì)胞類型的不同而發(fā)生變化。BCYRN1轉(zhuǎn)錄復(fù)合物與上游100 bp序列中的一個(gè)廣泛區(qū)域相互作用，至少存在兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，位于-100和-36之間的位點(diǎn)以及位于-35和-6之間的位點(diǎn)。后一個(gè)結(jié)合位點(diǎn)與下游的內(nèi)部啟動子緊密相關(guān)。

在 腫 瘤BCYRN1的 研 究 中，SHIN等［10］發(fā) 現(xiàn)BCYRN1 RNA可能在癌細(xì)胞中被修飾，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心[瘤特性BCYRN1 RNA。此研究發(fā)現(xiàn)，BCYRN1 RNA序列由于在內(nèi)部富含A的區(qū)域插入多個(gè)腺嘌呤核苷酸，在癌細(xì)胞中具有高度異質(zhì)性。腺嘌呤核苷酸的插入增強(qiáng)了BC200 RNA介導(dǎo)的翻譯抑制。

2 BCYRN1與相關(guān)系統(tǒng)疾病

2.1 BCYRN1與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病BCYRN1是源于腦細(xì)胞質(zhì)的RNA，因此BCYRN1與神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切相關(guān)，包括膠質(zhì)瘤、星形細(xì)胞瘤、帕金森病、腦卒中和阿爾茨海默病（alzheimer's disease，AD）等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

BCYRN1基因的上調(diào)可促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。研究表明BCYRN1在體外促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。從機(jī)制上講，BCYRN1在膠質(zhì)瘤中的表達(dá)上調(diào)，就像海綿一樣隔離內(nèi)源性腫瘤抑制因子miR-125a-5p并進(jìn)一步增加其內(nèi)源性靶點(diǎn)TAZ的表達(dá)。YU等［11］研究表明BCYRN1是一種新的癌基因，也是膠質(zhì)瘤治療的新靶點(diǎn)。LIU等［12］研究認(rèn)為，BCYRN1的表達(dá)下調(diào)與人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的壞死相關(guān)。ZHENG等［13］使用Subpathway?LNCE的方法（專門設(shè)計(jì)用來識別lncRNA在疾病中競爭性調(diào)節(jié)功能的方法），鑒定出BCYRN1為有效的腦卒中生物標(biāo)志物。ZHANG等［14］通過體外敲除和過度表達(dá)BCYRN1來研究細(xì)胞周期蛋白D1（CCND1）的生物學(xué)功能，研究發(fā)現(xiàn)BCYRN1通過影響細(xì)胞周期蛋白D1從而影響星形細(xì)胞瘤的病理分級和增殖活性。

MARKI等［15］研究發(fā)現(xiàn)位于BCYRN1基因下游的rs13388259基因間多態(tài)性的稀有等位基因在帕金森病患者中的頻率明顯高于對照組。rs13388259多態(tài)性可能干擾轉(zhuǎn)錄因子HNF4A的結(jié)合親和力，導(dǎo)致靶基因如BCYRN1的異常表達(dá)。約有50個(gè)基因與帕金森病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，其中BCYRN1的表達(dá)差異較明顯。

越來越多研究證明BCYRN1表達(dá)的改變與AD相關(guān)，有研究發(fā)現(xiàn)，BCYRN1在正常衰老大腦額葉皮質(zhì)中下降，而在AD患者中增加，發(fā)病的嚴(yán)重程度隨著BCYRN1水平的增加而增加［16］。BCYRN1的上調(diào)與對應(yīng)的大腦功能區(qū)域相關(guān)，同時(shí)與臨床癡呆癥評分相符，這些區(qū)域的相對BCYRN1表達(dá)量隨著AD的進(jìn)展而增加。在疾病晚期，BCYRN1在核周通常呈簇狀分布，表現(xiàn)出樹突的丟失伴隨著BCYRN1在體細(xì)胞中過度表達(dá)。BCYRN1的定位改變和過度表達(dá)可能是由AD神經(jīng)元突觸樹突退化的反應(yīng)性代償改變導(dǎo)致［17］。

2.2 BCYRN1與呼吸系統(tǒng)相關(guān)疾病BCYRN1在呼吸系統(tǒng)里的研究主要局限在支氣管哮喘和肺癌等疾病上。lncRNAs通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的表達(dá)在多種生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用。支氣管哮喘是一種影響全球眾多人群的慢性氣道炎癥性疾病，具有慢性氣道炎癥和氣道重塑的免疫病理學(xué)特征。氣管平滑肌是氣道重塑的重要機(jī)制之一。BCYRN1在原發(fā)性氣管平滑肌細(xì)胞中調(diào)節(jié)失衡，可能起到miRNA“海綿”的作用［3］。BCYRN1基因過度表達(dá)增加了大鼠哮喘模型中的氣管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移。通過RNA下拉實(shí)驗(yàn)和RIP分析，發(fā)現(xiàn)BCYRN1可以通過提高瞬時(shí)受體電位1（TRPC1）的穩(wěn)定性來上調(diào)TRPC1的蛋白水平［18］。張曉宇等［19］發(fā)現(xiàn)哮喘組大鼠氣管平滑肌細(xì)胞中BCYRNl相對表達(dá)水平顯著高于對照組，PDGF-BB處理的氣管平滑肌細(xì)胞中BCYRN1相對表達(dá)水平也顯著高于對照組，下調(diào)BCYRN1表達(dá)可以降低哮喘大鼠的吸氣阻力和呼氣阻力。ZHANG等［20］通過研究哮喘大鼠氣道平滑肌細(xì)胞增殖和遷移的影響機(jī)制發(fā)現(xiàn)miR-150抑制BCYRN1的表達(dá)，同時(shí)在轉(zhuǎn)染miR-150抑制劑的氣管平滑肌細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。而五味子素B增加miR-150的表達(dá)，降低BCYRN1的表達(dá)，miR-150可抑制BCYRN1的表達(dá)，即五味子素B可以通過miR-150調(diào)節(jié)BCYRN1。此研究表明BCYRN1在哮喘氣管平滑肌細(xì)胞的異常增殖和遷移中發(fā)揮重要作用。

BCYRN1在非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）組織和細(xì)胞中高表達(dá)。曾曉等［21］以74例非小細(xì)胞肺癌患者作為研究對象，采用實(shí)時(shí)定量PCR方法檢測兩組人群血清中BCYRN1的表達(dá)。發(fā)現(xiàn)BCYRN1在NSCLC患者血清中高表達(dá)，并且高表達(dá)BCYRN1與NSCLC患者不良預(yù)后密切相關(guān)，可作為NSCLC的新型生物標(biāo)志物和診斷靶標(biāo)。在分子機(jī)制上，LANG等［22］研究發(fā)現(xiàn)，BCYRN1通過調(diào)節(jié)非小細(xì)胞肺癌的miR?149/PKM2軸促進(jìn)糖酵解和腫瘤進(jìn)展。BCYRN1誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞糖酵解并上調(diào)丙酮酸激酶M1/2（PKM2）的表達(dá)水平。此外，BCYRN1可調(diào)節(jié)miR-149的表達(dá)水平，miR-149抑制劑減輕了si-BCYRN1對葡萄糖消耗和乳酸生成的影響。BCYRN1基因敲除和miR-149的過表達(dá)可抑制了這兩個(gè)過程。研究發(fā)現(xiàn)BCYRN1通過調(diào)節(jié)miR-149和PKM2參與非小細(xì)胞肺癌的糖酵解、增殖和侵襲。GAO等［23］研究發(fā)現(xiàn)lncRNA BCYRN1通過PI3K/AKT途徑調(diào)節(jié)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖和順鉑耐藥性。

2.3 BCYRN1與腫瘤以前的研究認(rèn)為，BCYRN1除了靈長類動物的神經(jīng)系統(tǒng)外，在正常組織中沒有檢測到［24］，但是近年來隨著對BCYRN1研究的深入，發(fā)現(xiàn)其不僅在神經(jīng)系統(tǒng)組織檢測到，在某些腫瘤和其他疾病組織中也檢測到其表達(dá)的增高。在腫瘤中，除了以上提到的肺癌外，還發(fā)現(xiàn)在胃癌、宮頸癌、乳腺癌、大腸癌、肝細(xì)胞癌和口腔鱗狀細(xì)胞癌等腫瘤組織中BCYRN1的表達(dá)也是升高的［25］。SHIN等［26］認(rèn)為BCYRN1已成為一種新興的腫瘤治療靶點(diǎn)和診斷標(biāo)志物。

在BCYRN1啟動子區(qū)有一個(gè)癌基因c-MYC結(jié)合位點(diǎn)，HU等［27］研究中發(fā)現(xiàn)，在非腫瘤肺組織中觀察到低水平但可檢測到的BCYRN1。BCYRN1作為c-MYC的靶基因，通過一條未知的途徑介導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株A549的遷移和侵襲。BCYRN1在一定程度上影響了基質(zhì)金屬蛋白酶MMP9和MMP13的表達(dá)，從而介導(dǎo)了非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。

LU等［28］研究發(fā)現(xiàn)早期胃癌組織與血漿中BCYRN1的表達(dá)水平呈顯著正相關(guān)，研究提示BCYRN1可作為早期胃癌的潛在診斷標(biāo)志物。REN等［29］研究發(fā)現(xiàn)BCYRN1在胃癌樣本中顯著上調(diào)，其表達(dá)與腫瘤TNM分期晚期和腫瘤大小呈正相關(guān)。在功能上，用siRNA敲除BCYRN1后可抑制胃癌細(xì)胞株AGS細(xì)胞增殖，使細(xì)胞分裂停止在G1/G0細(xì)胞周期，并且增加細(xì)胞凋亡，降低AGS細(xì)胞的遷移能力。研究表明BCYRN1的高表達(dá)是胃癌進(jìn)展中的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，并可能成為胃癌的潛在治療靶點(diǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)BCYRN1在宮頸癌組織中表達(dá)上調(diào)。PENG等［30］在3種人宮頸癌細(xì)胞系（SiHa、HeLa和CaSki）中也檢測到BCYRN1水平升高，小干擾RNA（siRNA）轉(zhuǎn)染HeLa細(xì)胞后，BCYRN1的表達(dá)受到抑制。BCYRN1的沉默顯著降低了細(xì)胞活力和運(yùn)動能力。同時(shí)，使用熒光素酶報(bào)告分析發(fā)現(xiàn)BCYRN1和miR-138之間有靶向關(guān)聯(lián)。在裸鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)BCYRN1 siRNA能夠抑制腫瘤生長、降低金屬蛋白酶2（MMP-2）和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子的表達(dá)以及升高miR-138的表達(dá)水平。這些結(jié)果表明lncRNA BCYRN1通過靶向調(diào)控miR-138促進(jìn)宮頸癌的增殖和侵襲。

MARIA等［31］對有生育經(jīng)歷的和無生育經(jīng)歷的絕經(jīng)后女性的正常乳腺進(jìn)行測序分析，發(fā)現(xiàn)BCYRN1在未生育婦女的乳腺細(xì)胞中以及乳腺癌細(xì)胞中表達(dá)增加，在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)過表達(dá)BCYRN1時(shí)乳腺癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲增加，在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中過表達(dá)BCYRN1時(shí)會增加腫瘤的大小。

BCYRN1在大腸癌中表達(dá)明顯上調(diào)，高表達(dá)的BCYRN1促進(jìn)了大腸癌患者的腫瘤轉(zhuǎn)移，預(yù)后較差。YU等［32］在體外研究發(fā)現(xiàn)，小干擾RNA si-BCYRN1下調(diào)BCYRN1表達(dá)可顯著抑制大腸癌細(xì)胞的侵襲和遷移，BCYRN1是參與大腸癌進(jìn)展的一個(gè)新的因子，是一個(gè)潛在的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

BCYRN1與肝癌患者生存率降低有關(guān)，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。TAN等［33］研究發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞癌組織中BCYRN1的表達(dá)水平高于癌旁組織，BCYRN1對肝癌細(xì)胞株HepG2細(xì)胞的增殖和遷移有影響。同時(shí)，BCYRN1影響c-Myc蛋白的表達(dá)，BCYRN1的過度表達(dá)降低了Bcl-xL蛋白的表達(dá)，增加了Bax蛋白的表達(dá)。這項(xiàng)研究提示BCYRN1可能在肝癌中起重要作用。DING等［34］進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，表明BCYRN1的過度表達(dá)顯著加快了肝細(xì)胞癌細(xì)胞的生長、克隆形成和運(yùn)動能力。MING等［35］采用微陣列數(shù)據(jù)挖掘、計(jì)算生物學(xué)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的綜合策略，發(fā)現(xiàn)BCYRN1在肝細(xì)胞癌中表達(dá)上調(diào)，其表達(dá)與肝細(xì)胞癌患者的腫瘤轉(zhuǎn)移和生存率降低呈正相關(guān)，BCYRN1是一種潛在的診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物，并為肝癌的病因研究提供了一個(gè)新的視角。

2.4 BCYRN1與其他系統(tǒng)疾病BCYRN1與其他系統(tǒng)疾病的相關(guān)研究也主要集中在對應(yīng)的腫瘤研究上，除了腫瘤外，還有少數(shù)如精神疾病、免疫系統(tǒng)疾病等研究。MIR等［36］對一群多種神經(jīng)精神疾病患者進(jìn)行基因分型，其中發(fā)現(xiàn)53例缺陷多動障礙（ADHD）與BCYRN1的表達(dá)異常有關(guān)。同時(shí)，ILHAM等［37］發(fā)現(xiàn)BCYRN1與自身免疫性疾?。ㄏ到y(tǒng)性紅斑狼瘡）的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。在PETRA等［38］的研究中，恒河猴接種了人類變種Creutzfeldt-Jakob?。╲CJD）的病毒，盡管恒河猴病毒感染嚴(yán)重，但是發(fā)現(xiàn)BCYRN1的轉(zhuǎn)錄和編輯并未受到影響，因此，BCYRN1與病毒感染相關(guān)研究結(jié)論仍然不明確。

3 總結(jié)

近年來隨著長鏈非編碼RNA研究的不斷加深，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)BCYRN1在腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病等相關(guān)疾病中高表達(dá)以后，BCYRN1在以上疾病的重要性及相關(guān)作用機(jī)制被逐步發(fā)現(xiàn)。不斷有新的研究發(fā)現(xiàn)BCYRN1可作為疾病早期診斷和治療的靶點(diǎn)，但具體作用機(jī)制仍然相對缺乏或不夠明確，需要進(jìn)行更多更深入的研究。