宋馨馨，汪旭,2，倪娟

0 引言

小核仁RNA（small nucleolar RNAs, snoRNAs）是最多樣化的一類長度約為60～300個核苷酸的非編碼RNA（noncoding RNA, ncRNAs），聚集在核仁中[1]，主要分為C/D box和H/ACA box兩個家族。snoRNAs的主要功能是介導(dǎo)其他RNA的化學(xué)修飾，包括核糖體RNA（rRNA）、轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）和小核RNA（snRNA）等。snoRNAs通過同源反義元件與靶rRNA分子相互作用，并與核糖核仁蛋白（ribonucleoprotein,RNPs）結(jié)合成復(fù)合物，共同發(fā)揮作用，促進核糖體的成熟和穩(wěn)定[2]。snoRNAs還有很多其他功能，如染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)、信使RNA前體（pre-mRNA）的選擇性剪接、端粒酶活調(diào)節(jié)、被加工成更小的miRNA等。此外，一些snoRNA可能還具有其他未知功能[2]。snoRNAs廣泛參與許多生理和病理過程。在癌細胞中，異常表達的snoRNAs對rRNA的修飾引起核糖體生物發(fā)生的失控，確保蛋白質(zhì)的持續(xù)高產(chǎn)，使細胞快速生長擴散。

snoRNAs經(jīng)典的調(diào)控機制對維護核糖體功能有重要作用，因此，snoRNAs的表達和活性在包括癌癥在內(nèi)的多種人類疾病中均會發(fā)生改變。研究snoRNAs揭示了一種新的腫瘤發(fā)生途徑，為開發(fā)新的癌癥生物標志物和精準醫(yī)學(xué)治療提供了新的途徑。本文簡要綜述了snoRNAs的合成、類型、結(jié)構(gòu)和主要生物學(xué)功能，重點介紹了snoRNAs在肝癌發(fā)生和發(fā)展中潛在作用的研究進展。

1 snoRNAs的合成和結(jié)構(gòu)

1.1 snoRNAs的合成

大多數(shù)snoRNAs來源于編碼基因的內(nèi)含子區(qū)域，少部分是由獨立的snoRNAs基因編碼，見圖1。

圖1 snoRNAs的生物合成過程[3] (本圖由Figdraw繪制)Figure 1 Biosynthesis of snoRNAs[3] (This image was created by Figdraw)

1.2 snoRNAs的結(jié)構(gòu)特征及分類

snoRNAs按其結(jié)構(gòu)分為C/D box（簡稱：SNORD）和H/ACA box（簡稱：SNORA）兩個家族。C/D box snoRNAs具有兩個高度保守盒序列結(jié)構(gòu)：C box（RUGAUGA）和D box（CUGA），多數(shù)還包含C′ box和D′ box。需與四種核糖核蛋白FBL、NOP56、NOP58、SNU13結(jié)合，生成snoRNPs（small nucleolar ribonucleoprotein）復(fù)合物，參與rRNA 的2′-O-甲基化修飾。H/ACA box snoRNAs包含H box（ANANNA）和ACA box（ANANNN），以及兩對發(fā)夾結(jié)構(gòu)，與Dyskerin、Gar1、Nhp2和Nop10四種蛋白結(jié)合，指導(dǎo)假尿嘧啶化修飾[4]。

2 snoRNAs的多重生物學(xué)功能

snoRNAs除了上述主要的2′-O-甲基化和假尿嘧啶化兩種修飾功能外，還具有其他多重功能，見圖2。

圖2 snoRNAs的生物學(xué)功能示意圖[11] (繪自ScienceSlides Suite)Figure 2 Schematic diagram of biological functions of snoRNAs[11](drawing by ScienceSlides Suite)

snoRNAs可與tRNA互作，修飾tRNA，促進靶tRNA的活性和水平，影響密碼子的使用偏好性，促進細胞增殖，以及調(diào)節(jié)干細胞的發(fā)育[5]。定位于Cajal小體（Cajal bodies, CBs）中的scaRNA（small Cajal body-specific RNA）可以引導(dǎo)剪接體snRNA的修飾[6]。由snoRNAs產(chǎn)生的snoRNAs源性小RNA（snoRNA derived small RNA, sdRNA）如miRNA和piRNA，可在基因沉默中發(fā)揮功能[7-8]。人類端粒酶RNA中存在一種類似于H/ACA box snoRNAs的結(jié)構(gòu)域，對端粒酶活性維持至關(guān)重要[9]。一些snoRNAs還可調(diào)節(jié)pre-mRNA的可變剪接[10]。

3 snoRNAs在肝癌中的研究進展

肝癌（hepatocellular carcinoma, HCC）是世界范圍內(nèi)致死性較高的惡性腫瘤，目前的治療方法包括手術(shù)、放療、化療等，在一定程度上減緩了癌癥的發(fā)展，然而，由于缺乏早期的篩查標志物，大多數(shù)HCC患者被診斷為晚期，缺乏有效的治療導(dǎo)致高死亡率[12]。目前，在多項研究中表明，snoRNAs在肝細胞癌中具有重要的調(diào)控作用，見圖3。一些snoRNAs具有致癌潛能，一些則具有抑癌功能。由于它們在血漿、血清和尿液等體液中相對穩(wěn)定，且容易被檢測，所以可以作為疾病診斷和預(yù)后的循環(huán)生物標志物及潛在的癌癥治療靶點。

圖3 snoRNAs在肝癌中的作用機制Figure 3 Mechanism of action of snoRNAs in liver cancer

3.1 影響核糖體功能

核糖體是在細胞中合成蛋白質(zhì)的細胞器，由大約80種核糖體蛋白和4種rRNA（5S、5.8S、18S和28S）組成。rRNA在核仁中被加工，在人類核糖體中有超過200個核苷酸的化學(xué)修飾，這些修飾對于微調(diào)核糖體的結(jié)構(gòu)和功能非常重要。rRNA的修飾可以影響核糖體翻譯mRNA的保真度，并與異質(zhì)性核糖體病變相關(guān)，核糖體活性的變化通常與細胞癌變相關(guān)[13]。rRNA的甲基化和假尿嘧啶化修飾是由snoRNAs復(fù)合物引導(dǎo)的，通過對prerRNA的加工修飾，促進rRNA成熟，從而調(diào)控核糖體活性以及蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，在肝癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要功能。

SNORA24在HCC中顯著下調(diào)，并與生存期較差相關(guān)。癌基因誘導(dǎo)的細胞衰老（oncogeneinduced senescence, OIS）是一種由癌基因的異常激活引起的腫瘤抑制機制[14]。在對RAS誘導(dǎo)衰老的小鼠模型中，通過鎖定核酸（locked nucleic acid,LNA）靶向降解SNORA24（LNA-24），可以抑制衰老進程，并與RASG12V協(xié)同促進肝癌的發(fā)展，使HCC脂質(zhì)含量增加，其特征與人類脂肪性肝細胞癌相似。SNORA24可引導(dǎo)40S核糖體亞基的18S rRNA的U609和U863兩個位點的假尿嘧啶修飾，而Ψ609和Ψ863可以提高翻譯的準確性，Ψ609直接參與了密碼子-反密碼子的識別配對[13]。SNORA24引導(dǎo)的假尿嘧啶修飾改變了核糖體在氨基酰基轉(zhuǎn)移RNA（aa-tRNA）的選擇和移位前復(fù)合體動力學(xué)。在SNORA24低表達的HCC細胞系中發(fā)現(xiàn)氨基酸錯誤摻入的概率增加。因此，HCC中SNORA24的表達降低可能導(dǎo)致特定mRNA的翻譯錯誤，表明了SNORA24在預(yù)防致癌損傷方面的作用[13]。

一項研究中，SNORA23在HCC中的表達水平下調(diào)，與患者的預(yù)后不良相關(guān)，且HCC組織中SNORA23的表達顯著低于癌旁組織。SNORA23過表達顯著抑制了Huh7和SMMC 7721兩種細胞系的增殖、遷移和侵襲，敲除則相反。SNORA23的表達受PI3K/AKT/mTOR的調(diào)控，可通過互補序列與28SrRNA直接結(jié)合，破壞C4506位點的2′-O-甲基化調(diào)節(jié)核糖體的生物發(fā)生過程。此外，SNORA23還可以通過抑制mTOR通路下游特異性轉(zhuǎn)錄因子4E結(jié)合蛋白1（4E binding protein 1, 4EBP1）的磷酸化抑制PI3K/AKT/mTOR途徑，并與雷帕霉素有協(xié)同作用，聯(lián)合使用后，在小鼠肝癌細胞移植腫瘤模型中增強了雷帕霉素的抗腫瘤效果[15]。但在另一項研究中，通過TCGA數(shù)據(jù)庫對比分析發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，SNORA23在HCC中上調(diào)。在HepG2和Huh-7兩種肝癌細胞系中敲除SNORA23后降低了細胞活力，集落形成和淋巴管形成的能力。此外，敲低SNORA23降低了Wnt3a和β-catenin表達水平，從而下調(diào)Wnt/β-catenin信號通路，證明了SNORA23通過調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin通路促進肝細胞癌的進展[16]。

SNORA18L5（H/ACA box 18-like 5）在HCC中起致瘤作用，SNORA18L5過表達可顯著促進18SrRNA和28SrRNA成熟，增加核糖體的生物發(fā)生，從而改變了核糖體蛋白RPL5和RPL11的定位，使其定位于核仁，無法與MDM2結(jié)合并抑制其活性，導(dǎo)致MDM2介導(dǎo)的p53蛋白水解增加，從而促進HCC進展[17]。

3.2 調(diào)節(jié)p53蛋白

p53作為一種重要的腫瘤抑制因子，在被激活后可以誘導(dǎo)癌細胞的細胞周期阻滯、細胞凋亡以及衰老等生物過程，進而抑制癌細胞的進展[18]。p53可直接結(jié)合調(diào)控FBL，從而抑制rRNA甲基化修飾，介導(dǎo)核糖體生物發(fā)生以及mRNA翻譯過程[19]。p53經(jīng)常在癌癥中功能失調(diào)，是常見的突變蛋白之一。一些snoRNAs在調(diào)控p53通路中發(fā)揮重要作用。

在HCC組織和細胞中，SNORA42的表達明顯高于正常肝組織和細胞，且SNORA42過表達與HCC患者的預(yù)后不良相關(guān)。敲低SNORA42后，顯著抑制了SK-Hep1和HCCLM9兩種肝癌細胞系的細胞周期，抑制了細胞的遷移和侵襲，促進細胞凋亡，過表達SNORA42則產(chǎn)生相反的結(jié)果，說明SNORA42在HCC中起致瘤作用。敲低SNORA42的細胞系與對照組相比，有差異表達的基因在細胞周期和p53信號通路中富集。并且，SNORD42敲低后的肝癌細胞系中TP53和p21表達水平明顯降低，而過表達SNORA42的結(jié)果與之相反，說明SNORA42通過抑制p53信號通路促進HCC進展[20]。

SNORD17在多種人類腫瘤中起致癌作用，在肝癌中SNORD17過表達，將敲除SNORD17的HepG2細胞（HepG2-KO）和對照組（HepG2-WT）移植到小鼠中，HepG2-KO顯著降低了原位肝癌的腫瘤體積和重量，說明SNORD17促進了體內(nèi)的腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移[21]。對比敲除SNORD17后差異表達的基因后發(fā)現(xiàn)，p53信號通路與SNORD17的表達呈負相關(guān)。SNORD17可與MYB結(jié)合蛋白1A（MYB binding protein 1A, MYBBP1A）和核磷蛋白1（Nucleophosmin 1, NPM1）結(jié)合，并將兩種蛋白錨定在核仁中，使其不能夠轉(zhuǎn)運至細胞質(zhì)，從而抑制了NPM1/MDM2的結(jié)合，促進MDM2對p53的降解作用，以及抑制了MYBBP1A/p300介導(dǎo)的p53激活[21]。此外，在SNORD17的啟動子區(qū)域，還存在p53的結(jié)合位點，p300介導(dǎo)的p53乙?；梢苑催^來結(jié)合SNORD17的啟動子，抑制SNORD17的表達，而p53的減少又增強了SNORD17的表達。SNORD17和p53之間的這種相互調(diào)節(jié)形成了一個促進腫瘤發(fā)生發(fā)展的正反饋循環(huán)[21]。

3.3 調(diào)節(jié)信號通路

一些參與細胞增殖、存活、分化和凋亡的信號通路如Wnt/β-catenin、PI3K/Akt、MAPK/ERK等在HCC中通常被激活，發(fā)揮促癌作用[22]。許多snoRNAs可以通過直接或間接調(diào)控信號通路影響腫瘤的進展。

SNORD126過表達增加了AKT、GSK-3β和p70S6K的磷酸化水平，并升高了成纖維細胞生長因子受體2（fibroblast growth factor receptor 2,FGFR2）的表達[23]， FGFR2可以激活PI3K-AKT通路[24]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，SNORD126通過結(jié)合hnRNPK蛋白，然后募集到FGFR2的啟動子上，促進其轉(zhuǎn)錄，激活PI3K-AKT通路，發(fā)揮致癌作用[25]。丙型肝炎病毒（Hepatitis C virus，HCV）感染是HCC發(fā)展的主要原因之一, SNORD126過表達促進了HCV感染，敲除則相反，其可能通過激活PI3K-AKT通路，增加緊密連接蛋白（claudin-1,CLDN1）表達，促進HCV進入宿主細胞[26]。

在Huh7細胞中過表達孤兒snoRNA ACA11上調(diào)了p-PI3K和p-AKT、cyclinD1以及間質(zhì)標志物纖連蛋白（fibronectin）、N-鈣黏蛋白（N-cadherin）、波形蛋白（vimentin），而下調(diào)了上皮標志物（claudin-1），在PI3K抑制劑LY294002處理過表達ACA11的Huh7細胞后，顯著降低了p-PI3K和p-AKT的水平，并抑制了癌細胞的增殖、遷移和侵襲，表明ACA11通過激活PI3K/AKT通路促進細胞生長、遷移和侵襲，進而增加cyclinD1表達，誘導(dǎo)EMT[27]。SNORD76在HCC中明顯上調(diào)，敲低后可顯著降低Huh7細胞中β-catenin、c-Myc和cyclinD1的表達水平，過表達則相反，表明SNORD76可以通過激活Wnt/β-catenin信號通路，促進HCC的致瘤性[28]。此外，snoU2-19也可以激活Wnt/β-catenin信號通路促進HCC細胞周期，抑制細胞凋亡[29]。

SNORD113-1具有抑癌作用，在HCC中表達顯著下調(diào)，并與患者的較差生存率顯著相關(guān)。在SNORD113-1基因的啟動子區(qū)域的CpG甲基化在HCC腫瘤組織中高于癌旁組織。SNORD113-1通過抑制MAPK/ERK和TGF-β信號通路中ERK1/2和SMAD2/3的磷酸化而發(fā)揮作用[30]。SNORD50A/B通常被認為具有抑癌功能，在癌細胞中經(jīng)常缺失，其缺失與癌癥患者的生存率降低有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，SNORD50A/B缺失后，使K-Ras的活性增加，從而造成Ras-ERK1/ERK2過度激活，后又發(fā)現(xiàn)SNORD50A/B通過與K-Ras結(jié)合并抑制其活性，發(fā)揮抑癌作用[31]。

3.4 其他調(diào)控方式

ID2（inhibitor of DNA Binding 2）可以通過抑制轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合來影響細胞生長和分化，研究發(fā)現(xiàn)，ID2可以促進HCC細胞增殖、抑制細胞凋亡、誘導(dǎo)侵襲轉(zhuǎn)移。lncRNA-LALR1可以直接結(jié)合并上調(diào)SNORD72，不影響核糖體的生物發(fā)生，而是通過上調(diào)ID2并穩(wěn)定ID2 mRNA，促進腫瘤生長和侵襲[32]。SNORD52在肝癌組織中高表達，并與患者預(yù)后密切相關(guān)。無義介導(dǎo)的mRNA降解途徑（nonsense-mediated mRNA decay,NMD）是一種RNA監(jiān)測機制，能夠識別并降解開放閱讀框中含有提前終止密碼子（premature termination codon, PTC）的mRNA，Upf1（Up frameshift protein1）介導(dǎo)NMD，可將其招募至含PTC的mRNA上，從而激活降解[33]。啟動子區(qū)域的甲基化導(dǎo)致Upf1下調(diào)，抑制了NMD進展，從而不能識別和降解SNORD52，致使SNORD52過表達，SNORD52與CDK1（cyclin dependent kinase 1）結(jié)合降低了CDK1泛素化和蛋白酶體降解，增加了磷酸化水平，增強了CDK1蛋白水平及穩(wěn)定性，從而促進細胞周期，最終促進肝癌的發(fā)生[34]。還有部分snoRNAs在HCC中存在表達差異，其中SNORD78、SNORD105等在HCC中表達上調(diào)，SNORA31、SNORA52、SNORA71等在HCC中表達下調(diào)，但目前其在肝癌中的調(diào)控機制并不明確，還需進一步研究[35]。

4 總結(jié)與展望

隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究證實了snoRNAs在癌癥中的差異表達，并可通過多種途徑調(diào)控腫瘤發(fā)展。鑒于其致癌及抑癌潛能，并容易在體液中被檢測到，可作為疾病診斷和預(yù)后的標志物及治療的新靶點。

目前，還有多種snoRNAs已被發(fā)現(xiàn)可以調(diào)控癌癥的進展，但其作用機制還不明確需要進一步探索。隨著對snoRNAs的研究不斷深入，我們對其在腫瘤中功能和機制的理解也將不斷加深。未來的研究可進一步探尋snoRNAs新的作用機制，并開發(fā)相關(guān)的治療策略，為腫瘤的預(yù)防和治療提供新的思路和方法。

利益沖突聲明：

所有作者均聲明不存在利益沖突。