黃涵英，孫京男，劉相良，李薇

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院，長(zhǎng)春130021)

長(zhǎng)鏈非編碼RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是指一類長(zhǎng)度超過200個(gè)核苷酸且不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子的總稱。該RNA有以下不同分類方式[1]：根據(jù)lncRNA在基因組上的方向可將其分為正向型、反向型、雙向型；根據(jù)lncRNA在基因組上的位置可分為內(nèi)含子型、基因間型、嵌合型；根據(jù)lncRNA的分子機(jī)制可將其分為信號(hào)分子、誘餌分子、引導(dǎo)分子、骨架分子及復(fù)合分子。與編碼蛋白質(zhì)的信使RNA(即mRNA)相比，lncRNA更多是具有細(xì)胞特異性的低水平表達(dá)[2]，說明lncRNA可能主要發(fā)揮調(diào)控作用。進(jìn)一步的研究[3]發(fā)現(xiàn)，lncRNA在細(xì)胞功能和基因調(diào)控中起著重要的作用，尤其與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)；在惡性血液疾病中，lncRNA不僅與淋巴瘤密切相關(guān)，還與白血病密切相關(guān)。急性髓細(xì)胞白血病(acute myeloid leukemia,AML)是一類具有多種遺傳變異的髓系造血干/祖細(xì)胞克隆性疾病，其發(fā)病機(jī)制仍不完全清楚。近年來,隨著二代基因測(cè)序技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的lncRNA被發(fā)現(xiàn)與AML的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，而且已經(jīng)證實(shí)一小部分lncRNA與惡性血液病有決定性的聯(lián)系。深入研究lncRNA在AML的發(fā)生發(fā)展中的調(diào)節(jié)作用，對(duì)于AML的靶向治療將具有重要意義?，F(xiàn)將有關(guān)lncRNA在AML發(fā)生發(fā)展中的作用及作用機(jī)制研究進(jìn)展情況綜述如下。

1 機(jī)體lncRNA的作用及其機(jī)制

lncRNA可以作為信號(hào)分子、誘餌分子、引導(dǎo)分子和骨架分子，參與機(jī)體的各種生物過程。首先，作為信號(hào)分子，lncRNA可以反應(yīng)染色體的功能狀態(tài)。lncRNA通過結(jié)合靶向位點(diǎn)，導(dǎo)致染色體的活性發(fā)生變化，引起表型改變。例如，X染色體中單等位基因特異轉(zhuǎn)錄本(Xist)的失活[4，5]，是通過將多梳家族蛋白2復(fù)合物募集到Xist啟動(dòng)子區(qū)域，lncRNA Xist轉(zhuǎn)錄物高度特異性地從X染色體去活化中心(Xic)轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物順著X染色體覆蓋基因表達(dá)區(qū)域，導(dǎo)致染色體基因表達(dá)的抑制。另外，反義lncRNA Tsix是Xist的抑制因子，而X染色體失活過程積累的lncRNA Jpx是Xist的激活子。這些參與其中的lncRNA不僅說明了染色體劑量補(bǔ)償效應(yīng)，還反映X染色體失活的沉默狀態(tài)。第二，lncRNA作為誘餌分子，可以正向或負(fù)向調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。在生物過程中，lncRNA與某些分子相似，競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合靶向位點(diǎn)，導(dǎo)致靶基因的轉(zhuǎn)錄活性異常，影響機(jī)體的生理代謝。這種作用方式也被稱為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(即ce-RNA)。第三，作為引導(dǎo)分子，lncRNA可以與蛋白質(zhì)或DNA結(jié)合，從而指導(dǎo)結(jié)合復(fù)合物順式或反式靶向調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)。這種引導(dǎo)作用通常利用lncRNA特異性的空間構(gòu)象，不僅與染色質(zhì)局部區(qū)域的變化相關(guān)，而且與染色質(zhì)的遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)相關(guān)[6]。第四，lncRNA也可以作為多種底物結(jié)合復(fù)合物的骨架。除了傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)能夠?yàn)槎喾N復(fù)合物的形成過程提供平臺(tái)以外，lncRNA也能為功能性復(fù)合物的形成提供中心平臺(tái)，這對(duì)許多生物信號(hào)的傳遞、分子間作用以及信號(hào)本身的特異性和動(dòng)力學(xué)的精確調(diào)節(jié)具有重要意義。需要強(qiáng)調(diào)的是，許多l(xiāng)ncRNA是一個(gè)復(fù)合性功能分子，其發(fā)揮作用可能同時(shí)存在多種分子機(jī)制。例如，Xist可以是信號(hào)分子，也可以是指導(dǎo)附近基因表達(dá)的引導(dǎo)分子。lncRNA HOTAIR更是多功能的復(fù)合分子。lncRNA可以是信號(hào)分子，也可以是調(diào)節(jié)遠(yuǎn)處基因的引導(dǎo)分子，更是復(fù)合物結(jié)合的骨架平臺(tái)。

2 lncRNA在AML發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制

與AML發(fā)生發(fā)展相關(guān)的lncRNA主要有H19、HOTAIRM1、PVT1、MEG3、 Gas5、IRAIN、HOTAIR等，在AML發(fā)生發(fā)展過程中它們分別通過不同的作用機(jī)制發(fā)揮了不同的作用。

2.1 H19維持造血干細(xì)胞的靜息狀態(tài) 印記基因H19是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的lncRNA，其位于染色體11p15.5，全長(zhǎng)2 300 bp，富含于胚胎胎肝，胎兒出生后表達(dá)下降。H19介導(dǎo)成人造血干細(xì)胞維持靜息狀態(tài)。在胚胎的發(fā)生過程中，H19由母系等位基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)生長(zhǎng)發(fā)育。H19在長(zhǎng)期造血干細(xì)胞中保持活性，在短期造血干細(xì)胞和多能干細(xì)胞中表達(dá)逐漸減少[7]，敲除親本等位基因中的H19基因后造血干細(xì)胞保持靜息的能力下降(即造血干細(xì)胞活化和增殖增強(qiáng))，但再生能力受損。這種維持染色體靜息狀態(tài)的作用機(jī)制是在轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平激活I(lǐng)GF2-IGF1R通路，即通過上調(diào)母系IGF2表達(dá)和增加IGF1R翻譯來增強(qiáng)信號(hào)傳導(dǎo)。由此推測(cè)，隨著H19增加或減少，將影響造血干細(xì)胞的活性，影響造血功能，從而引發(fā)AML。

2.2 HOTAIRM1促進(jìn)早幼粒細(xì)胞的髓系分化 lncRNA HOTAIRM1是髓細(xì)胞系特異性長(zhǎng)鏈非編碼轉(zhuǎn)錄物，由染色體7p15的HOXA1和HOXA2基因之間的基因座轉(zhuǎn)錄，調(diào)控髓樣分化基因(如CD11b和CD18)，而敲除HOTAIRM1使全反式維甲酸誘導(dǎo)的髓系分化受到阻礙。有學(xué)者[8]指出，在基因表達(dá)水平，HOTAIRM1調(diào)節(jié)由整合素控制的細(xì)胞周期進(jìn)程，進(jìn)而調(diào)控髓細(xì)胞成熟。一項(xiàng)研究[9]發(fā)現(xiàn)，在粒細(xì)胞分化過程中，轉(zhuǎn)錄因子PU.1可通過與HOTAIRM1的調(diào)節(jié)區(qū)域結(jié)合而直接激活HOTAIRM1的表達(dá)，而PU.1表達(dá)減少可導(dǎo)致HOTAIRM1表達(dá)減少?？梢?，PU.1基因功能的缺陷可能會(huì)促進(jìn)AML的發(fā)生。HOTAIRM1來源于HOXA簇，進(jìn)而調(diào)控HOXA簇中的相鄰基因，表明該lncRNA通過調(diào)節(jié)HOXA基因座相鄰基因的表觀遺傳狀態(tài)來調(diào)節(jié)髓細(xì)胞[10]。另一項(xiàng)研究[11]發(fā)現(xiàn)，在AML初診斷時(shí)，HOTAIRM1的表達(dá)水平可以提供更多相關(guān)的預(yù)后信息。

2.3 PVT1抑制早幼粒細(xì)胞的髓系分化 lncRNA PVT1 位于染色體8q24上，與致癌基因c-myc共享位置。PVT1可促進(jìn)急性早幼粒細(xì)胞白血病中白血病細(xì)胞的增殖[12]，也就是說，PVT1抑制粒細(xì)胞分化，導(dǎo)致疾病發(fā)生。PVT1的致癌活性與髓細(xì)胞組織增生(myelocytomatosis，MYC)密切相關(guān)，MYC的過度表達(dá)可誘導(dǎo)癌細(xì)胞過度增殖。在大約10%的AML患者中可以觀察到，PVT1的表達(dá)需要高表達(dá)水平的MYC蛋白，而后者處于染色體8q24.21擴(kuò)增的人類癌細(xì)胞中；而相對(duì)地，PVT1通過直接作用使MYC免受降解[13]。另外，PVT1也作為間接調(diào)控MYC的microRNA前體，來源于PVT1基因座外顯子1b位點(diǎn)的Hsa-miR-1204已被證實(shí)能夠提高M(jìn)YC的表達(dá)水平[14]。PVT1和MYC的共擴(kuò)增作用結(jié)果提示了lncRNA的拷貝數(shù)與AML發(fā)生發(fā)展有一定關(guān)系。

2.4 MEG3抑制白血病細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展 lncRNA MEG3 是一類新發(fā)現(xiàn)的腫瘤抑制因子，在多種腫瘤形成發(fā)展中有重要調(diào)控作用。MRG3位于染色體14q32.3上，其長(zhǎng)度約為1 600 bp，可表達(dá)于正常組織，例如腦、垂體、胎盤、腎上腺、胰腺和卵巢等。但在AML細(xì)胞中，MEG3表達(dá)普遍下調(diào)，且其啟動(dòng)子的高甲基化是AML預(yù)后不良的標(biāo)志?？梢?，MEG3的失活可能是由于其啟動(dòng)子的甲基化所致。姚紅霞等[15]發(fā)現(xiàn)，AML細(xì)胞中MEG3的啟動(dòng)子高甲基化可能是因?yàn)門ET2活性減低所致。最新研究[16]表明，MEG3抑制AML的發(fā)生，而TET2失調(diào)的WT1-MEG3軸明顯促進(jìn)AML的發(fā)生。另外，microRNA-22也可以調(diào)控MEG3在AML中的表達(dá)[17]。MEG3的這些作用機(jī)制為AML的診斷提供了新思路，也為AML潛在的治療措施提供了依據(jù)。

2.5 Gas5促進(jìn)白血病細(xì)胞的增殖 lncRNA Gas5位于染色體1q25，長(zhǎng)約630 bp，是“誘餌分子”機(jī)制的典型例子，與白血病細(xì)胞系增殖有關(guān)。因?yàn)镚as5具有類似于糖皮質(zhì)激素受體(GR)的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，故Gas5可以作為“糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件(GRE)”與DNA的GRE競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合，通過調(diào)節(jié)GR的轉(zhuǎn)錄活性來影響機(jī)體饑餓期間的細(xì)胞活力和代謝活性。因競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA的作用機(jī)制，Gas5可保護(hù)白血病細(xì)胞免受化療藥物的凋亡[18]。這一發(fā)現(xiàn)提示，針對(duì)具有Gas5高表達(dá)的AML患者，可應(yīng)用與其競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合的靶向藥物，抑制白血病細(xì)胞的增殖。

2.6 IRAIN抑制白血病細(xì)胞的發(fā)生 lncRNA IRAIN 位于IGF1R基因區(qū)內(nèi)，5′端起始點(diǎn)位于IGF1R內(nèi)含子1中，跨越IGF1R啟動(dòng)子區(qū)域，全長(zhǎng)5 366 bp，與IGF1R編碼方向相反，為IGF1R的反義lncRNA。研究[6]發(fā)現(xiàn)，IRAIN在低危組AML患者中表達(dá)上調(diào)，在高危組AML患者中表達(dá)下調(diào)；與此同時(shí)，IGFR1在高危組白血病患者中具有高表達(dá)趨勢(shì)。在AML細(xì)胞中，IGF1R表達(dá)增高及蘇素化水平升高，與AML細(xì)胞增殖有關(guān)；抑制IGF1R賴氨酸1100及1025蘇素化，可抑制AML細(xì)胞的存活[19]。IRAIN可作為抑癌基因，通過調(diào)節(jié)IGF1R空間結(jié)構(gòu)，形成啟動(dòng)子及增強(qiáng)子內(nèi)環(huán)，表觀水平上調(diào)控IGF1R表達(dá)及功能。

2.7 HOTAIR促進(jìn)白血病細(xì)胞的增殖 作為骨架分子，lncRNA HOTAIR位于染色體12的HOXC 基因簇內(nèi)，其5′末端的300個(gè)核苷酸序列與多梳抑制復(fù)合物2 (PRC2)相互作用，使組蛋白H3賴氨酸27甲基化，導(dǎo)致HOXC 基因抑制；同時(shí)，由其3′末端的700個(gè)核苷酸結(jié)構(gòu)域與LSD1/CoREST/REST復(fù)合物結(jié)合，使組蛋白H3賴氨酸4去甲基化，導(dǎo)致HOXC 基因表達(dá)。HOTAIR是PRC2和LSD1/CoREST/REST之間的連接支架和橋梁。在AML細(xì)胞凋亡中，HOTAIR的敲除可抑制AML細(xì)胞的生長(zhǎng)和克隆的形成，并誘導(dǎo)AML細(xì)胞的凋亡[20]。近年來多項(xiàng)研究[21,22]也表明，HOTAIR的表達(dá)高低與AML的臨床表現(xiàn)及預(yù)后分層有明確相關(guān)性。然而，也有人[23]證實(shí)HOTAIR的表達(dá)水平在AML患者和健康個(gè)體之間沒有顯著差異。這表明目前HOTAIR還不是AML診斷及分層的可靠標(biāo)志物，需要在進(jìn)一步研究中證實(shí)，或許與HOTAIR的骨架作用機(jī)制有關(guān)聯(lián)。

2.8 其他lncRNA 對(duì)AML的作用 除了上述lncRNA，人們還發(fā)現(xiàn)了其他與AML相關(guān)的lncRNA,如NEAT1的低表達(dá)可能促進(jìn)早幼粒細(xì)胞的髓系分化[24]，UCA1的沉默明顯抑制了AML細(xì)胞的增殖[25]，RUNXOR在AML患者中表達(dá)上調(diào)并可能促進(jìn)AML的發(fā)生發(fā)展[26]， CCDC26通過調(diào)節(jié)KIT的表達(dá)調(diào)節(jié)白血病細(xì)胞的生長(zhǎng)[27]。

總之，多種lncRNA 在AML的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的調(diào)節(jié)作用，但其作用機(jī)制尚未完全明確，lncRNA與其他分子的相互作用仍是謎底。對(duì)lncRNA在AML的發(fā)生發(fā)展過程作用機(jī)制的進(jìn)一步研究，將為AML的診斷、危險(xiǎn)分層及預(yù)后提供更多信息，也會(huì)為AML的靶向治療奠定基礎(chǔ)。