李 雙,李 洋
(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 風(fēng)濕免疫科,黑龍江 哈爾濱 150000)
長非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一類長度超過200個核苷酸的非編碼轉(zhuǎn)錄本,根據(jù)基因組位置的不同,lncRNAs主要分為正義鏈、反義鏈、雙向、內(nèi)含子間、基因間這5種類型。LncRNAs缺乏開放閱讀框架,但可通過多種方式調(diào)節(jié)基因的表達(dá)水平,包括表觀調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控[1]。LncRNAs參與多種分子調(diào)控機制,如誘導(dǎo)染色質(zhì)重塑和組蛋白修飾,調(diào)節(jié)選擇性剪接模式,作為小RNA前體,產(chǎn)生內(nèi)源小干擾RNA,干擾轉(zhuǎn)錄,調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)活性,改變蛋白質(zhì)定位,發(fā)揮多種功能。
結(jié)直腸腫瘤差異表達(dá)(colon rectal neoplasia differentially expressed,CRNDE)RNA最早發(fā)現(xiàn)于結(jié)腸癌患者的癌組織中,是一種高表達(dá)的lncRNA,基因定位于人類16號染色體(16q12.2)的長臂上。CRNDE在選擇性剪接后生成了至少12種異構(gòu)體,分別為CRNDE-a、-b、-c、-d、-e、-f、-g、-h、-i、-j、-k和-l, 選擇性剪接的過程以組織和細(xì)胞特異性的方式調(diào)節(jié),并與許多疾病的發(fā)病機制有關(guān)[2]。它參與多種微小RNA(microRNA,miRNA)的靶向調(diào)控和多種信號通路的激活和抑制,在多種疾病的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。
CRNDE在多種腫瘤中表達(dá)上調(diào),包括結(jié)直腸癌、膠質(zhì)瘤、非小細(xì)胞肺癌、肝細(xì)胞癌、胃癌、乳腺癌等[3],CRNDE-g是所有檢測到的癌細(xì)胞系中含量最高的轉(zhuǎn)錄本。CRNDE參與了多種腫瘤的生物學(xué)過程,調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和凋亡,促進(jìn)各種腫瘤細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展,可能成為腫瘤治療的潛在靶點。
過表達(dá)的CRNDE顯著促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和遷移。在腫瘤中發(fā)現(xiàn)了多種信號通路,如Wnt/β-catenin、PI3K/AKT/mTOR、Ras/MAPK和Notch1信號通路。其中,Wnt/β-catenin信號通路可能是CRNDE在多種腫瘤中促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移的關(guān)鍵途徑[4]。在乳腺癌中,CRNDE通過抑制miR-136的表達(dá),過度激活Wnt/β-catenin信號通路,促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移[5];在腎癌中,CRNDE通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白D1(cyclin D1)和細(xì)胞周期蛋白E1(cyclin E1)的表達(dá),激活Wnt/β-catenin信號通路,促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移[6]。在對PI3K/AKT/mTOR信號通路研究中發(fā)現(xiàn),CRNDE可以通過調(diào)節(jié)P70核糖體蛋白S6激酶(p70S6K)的磷酸化激活mTOR信號傳導(dǎo)通路,促進(jìn)肝母細(xì)胞瘤的發(fā)展。此外,CRNDE的過表達(dá)上調(diào)了一系列參與結(jié)直腸癌Ras/MAPK信號通路的下游基因,促進(jìn)了細(xì)胞增殖和遷移。
LncRNAs與miRNAs有著密切聯(lián)系,CRNDE也不例外。CRNDE可以作為內(nèi)源競爭RNA(compet-ing endogenous RNA,ceRNA)或“分子海綿”,靶向某些特定的miRNA,從而誘導(dǎo)不同腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。CRNDE通過靶向miRNA-146a-5p促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的增殖和遷移[7],CRNDE可以作為分子海綿靶向miR-338-3p促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的進(jìn)展[8],通過靶向miR-203促進(jìn)肝癌的發(fā)生[9]。此外,在膠質(zhì)瘤中,CRNDE可以負(fù)調(diào)控miR-136-5p、miR-384和miR-186促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。同樣,CRNDE還可通過抑制miR-384的表達(dá)刺激舌鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)展[10],通過miR-451a/CDKN2D軸促進(jìn)胰腺癌的進(jìn)展和血管生成[11],通過抑制miR-335-3p促進(jìn)骨肉瘤的進(jìn)展[12]。綜上所述,CRNDE作為重要的腫瘤促進(jìn)劑,通過多種分子途徑促進(jìn)不同腫瘤的進(jìn)展,突出了CRNDE介導(dǎo)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在腫瘤細(xì)胞增殖和遷移中的重要作用。
細(xì)胞凋亡過程的失控是腫瘤的一個標(biāo)志,凋亡的改變與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。CRNDE與細(xì)胞凋亡過程有關(guān),從而促進(jìn)了腫瘤的進(jìn)展。
CRNDE通過不同途徑抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。在膠質(zhì)瘤中,CRNDE通過CRNDE-miR-384-PIWIL4軸調(diào)控B淋巴細(xì)胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)、B淋巴細(xì)胞瘤因子2-特大型(B-cell lymphoma-extra large,Bcl-xL)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase-3),進(jìn)而干擾膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡[13]。在結(jié)直腸癌中,CRNDE通過與多梳抑制復(fù)合物2(polycomb repressive complex 2,PRC2)的關(guān)鍵成分基因增強子的人類同源基因2(enhancer of Zeste homolog 2,EZH2)結(jié)合,并在表觀上抑制雙特異性磷酸酶5(dual-specificity protein phosphatase 5,DUSP5)和細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制因子1A(cyclin-dependent kinase inhibitor 1A,CDKN1A)的表達(dá),從而抑制細(xì)胞凋亡[14]。在肝細(xì)胞癌中,CRNDE可促進(jìn)HepG2細(xì)胞Bcl-2表達(dá),同時抑制Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)的表達(dá),從而抑制細(xì)胞凋亡[15]。CRNDE的失調(diào)通過靶向多個基因尤其是miRNAs來影響多種腫瘤細(xì)胞的凋亡。
化療和放療是基于DNA損傷機制治療腫瘤的常規(guī)方法。然而,腫瘤細(xì)胞的耐藥性和輻射抗性仍然是重要的挑戰(zhàn)。
CRNDE可能通過多種機制參與腫瘤的化療抗性。CRNDE通過影響大腫瘤抑制因子2(large tumor suppressor 2,LATS2)和Hippo信號通路來調(diào)節(jié)肝細(xì)胞癌細(xì)胞的化學(xué)敏感性[16]。此外,CRNDE通過調(diào)節(jié)miR-126-5p/ATAD2軸促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的紫杉醇耐藥性[17];CRNDE通過調(diào)節(jié)miR-181a-5p的表達(dá)和Wnt/β-catenin信號通路的活性來影響結(jié)直腸癌對5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)和奧沙利鉑(oxaliplatin,OXA)的敏感性;CRNDE還可以通過富含絲氨酸-精氨酸剪接因子6(SRSF6)調(diào)控的磷脂酰肌醇結(jié)合網(wǎng)格蛋白裝配蛋白(phosphati-dylinositol-binding clathrin assembly protein,PICALM)選擇性剪接降低胃癌的化療耐藥[18],通過eIF4A3/MUC1/EGFR信號傳導(dǎo)參與表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)突變型肺癌對EGFR酪氨酸激酶抑制劑的耐藥性[19]。
放療抗性也是腫瘤治療中必須克服的一大障礙。CRNDE通過影響G1期轉(zhuǎn)變和抑制細(xì)胞凋亡降低了肺腺癌的放療敏感性;此外,CRNDE將PRC2的核心成分EZH2募集到CDKN1A啟動子區(qū)域,并抑制其轉(zhuǎn)錄,最終促進(jìn)了肺腺癌細(xì)胞輻射耐受表型的形成??偠灾珻RNDE在化療和放療抗性的分子機制中發(fā)揮著重要作用,有望為進(jìn)一步的臨床治療提供新的方向。
炎性反應(yīng)是機體對于刺激的一種防御反應(yīng),是損傷和抗損傷的因素相互作用的過程,是復(fù)雜疾病病理表現(xiàn)的一個亞部分。CRNDE在炎性反應(yīng)中也發(fā)揮了作用。
肺炎與因感染性因素引起的炎性反應(yīng)和實變有關(guān)。炎性因子的釋放,如腫瘤壞死因子-α(TNF-α),可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡、組織壞死和微血管功能障礙。
CRNDE促進(jìn)肺炎的發(fā)展。CRNDE在體外肺炎模型中的表達(dá)顯著上調(diào),CRNDE過表達(dá)顯著降低了細(xì)胞存活率,增加了凋亡細(xì)胞率,抑制了Bcl-2的表達(dá),而增強了Bax、裂解的caspase-3和裂解的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9(caspase-9)的表達(dá),同時,CRNDE過表達(dá)也促進(jìn)了白介素-1β(IL-1β)和白介素-6(IL-6)的表達(dá)[20]。這可能為理解CRNDE在肺炎發(fā)展中的作用提供新的線索,并可能為肺炎的治療提供一個潛在的新靶點。
膿毒癥過程中產(chǎn)生的細(xì)胞因子引起的炎性反應(yīng)是導(dǎo)致多器官系統(tǒng)衰竭的主要原因。膿毒癥的全基因組表達(dá)發(fā)現(xiàn),CRNDE可作為膿毒癥調(diào)節(jié)因子,并且CRNDE可能作為膿毒癥相關(guān)miRNAs的分子海綿來調(diào)節(jié)膿毒癥的表達(dá)[21]。
2.2.1 CRNDE通過調(diào)節(jié)miR-126-5p減輕膿毒癥肝損傷:肝臟具有新陳代謝和解毒等重要功能,是容易發(fā)生膿毒癥的器官。急性肝損傷發(fā)生在膿毒癥的任何階段,肝功能障礙是膿毒癥逐漸發(fā)展為多器官功能障礙的標(biāo)志之一。
CRNDE可減輕膿毒癥肝損傷。CRNDE在膿毒癥誘導(dǎo)的急性肝損傷大鼠肝組織中的表達(dá)顯著下調(diào)。CRNDE能與miR-126-5p特異性結(jié)合,降低miR-126-5p的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)Bcl-2樣蛋白2(Bcl-2 like protein 2,BCL2L2)的表達(dá),抑制肝細(xì)胞凋亡[22]。這有助于闡明膿毒癥時肝損傷的機制,并為該病的治療提供新的線索。
2.2.2 CRNDE通過調(diào)節(jié)miR-29a/SIRT1軸減輕膿毒癥心肌損傷:膿毒癥所致的心肌損傷是一種系統(tǒng)性的可逆性心臟功能障礙,膿毒癥過程中心室肌受到抑制,膿毒癥心肌損傷在膿毒癥的發(fā)病機制中起著至關(guān)重要的作用。
CRNDE可減輕膿毒癥心肌損傷,在膿毒癥大鼠心肌組織中顯著減少。CRNDE對miR-29a的抑制介導(dǎo)了沉默信息調(diào)節(jié)因子(sirtuin 1,SIRT1)的表達(dá),從而對心肌細(xì)胞起到保護(hù)作用。CRNDE過表達(dá)改善了膿毒癥大鼠的心功能,同時降低了大鼠心肌組織凋亡細(xì)胞比例,降低了大鼠血清中TNF-α、IL-6、肌鈣蛋白I和肌酸激酶同工酶的水平[23]。這為CRNDE治療膿毒癥所致心肌損傷提供了可能。
糖尿病性心肌病是糖尿病的常見并發(fā)癥,糖尿病引起的心臟纖維化是擴(kuò)張型心肌病的一個主要特征。心臟成纖維細(xì)胞的激活和分化觸發(fā)了糖尿病性心肌病的病理過程。
CRNDE可減輕糖尿病性心肌病的心肌纖維化。心臟成纖維細(xì)胞中有豐富的CRNDE表達(dá),CRNDE的表達(dá)與心肌纖維化標(biāo)志物基因的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。CRNDE可抑制心臟成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的分化,并阻斷Smad3的轉(zhuǎn)錄,從而抑制糖尿病性心肌病誘導(dǎo)的心肌纖維化過程[24]??偠灾珻RNDE對糖尿病性心肌病心肌纖維化的抑制可能為擴(kuò)張型心肌纖維化的治療提供新的思路和視角。
隨著年齡的增長,骨重建失衡可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥。成骨細(xì)胞的增殖和分化是骨骼發(fā)育、骨代謝和動態(tài)平衡的重要因素。
CRNDE是成骨細(xì)胞增殖和分化的重要調(diào)節(jié)因子,CRNDE促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和分化,但未發(fā)現(xiàn)其調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞凋亡方面的作用。CRNDE基因敲除小鼠出現(xiàn)了低骨量表型,骨形成參數(shù)在CRNDE基因敲除小鼠中顯著降低。在分子機制上,CRNDE至少在一定程度上是通過激活Wnt/β-catenin信號來調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞的增殖[25]。從臨床角度看,促進(jìn)CRNDE的表達(dá)可能代表了一種新的骨退行性疾病的治療選擇。
本文總結(jié)了CRNDE在各種疾病進(jìn)展中的調(diào)控作用。然而,CRNDE具有多種轉(zhuǎn)錄異構(gòu)體,需對其功能進(jìn)行更深入了解。目前對CRNDE的研究大多局限于對其轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控,缺乏深層面的機制研究。此外,由于lncRNAs功能的多樣性,使得CRNDE的研究具有挑戰(zhàn)性和不確定性。CRNDE作為一種公認(rèn)的具有潛在臨床價值的lncRNA,需要日益全面和更深入的研究。