长链非编码RNA在黑素瘤的研究进展

程雪 蔡丽敏 王永晨

·综述·

长链非编码RNA在黑素瘤的研究进展

程雪 蔡丽敏 王永晨

长链非编码RNA是一类长度超过200个核苷酸的转录本，其突变和失调与肿瘤的发生、发展密切相关。目前已发现与黑素瘤相关的长链非编码RNA包括：BRAF基因激活的非编码RNA、HOX反义引物基因间RNA、SPRY4内含子转录物1、Llme23、INK4位点的反义非编码RNA、结直肠肿瘤差异性表达、尿路上皮癌相关基因1、肺腺癌转移相关转录子1。这些长链非编码RNA均在黑素瘤中异常表达，并发现它们可提高黑素瘤细胞的增殖、迁移及侵袭的能力，并促进黑素瘤的转移。

黑色素瘤；细胞增殖；细胞运动；肿瘤转移；长链非编码RNA

长链非编码RNA（lncRNA）是一类长度超过200个核苷酸的转录本，不具备翻译成蛋白质的能力，在细胞的生物学过程中发挥作用。lncRNA的突变和失调与广泛的人类疾病相关，其中与肿瘤的关系尤为密切，可通过致癌和抑癌两种途径在肿瘤中发挥潜在的作用。目前已发现几种lncRNA与人黑素瘤相关，它们在黑素瘤中表达异常，可通过增强细胞的运动性和侵袭性、抑制细胞凋亡等机制在黑素瘤的发生、发展及转移中发挥作用。

1 lncRNA概述

基因表达的中心法则，即DNA转录为RNA，RNA再作为模板进行蛋白质合成。事实上，仅有不到20 000种为蛋白编码基因，仅占全部基因组序列的2%以下，而至少90%的基因组序列转录为不编码蛋白质的非编码RNA，这些非编码RNA可能在复杂的机体中发挥调节作用［1］。非编码RNA根据其长度或核苷酸的数量可分为3类：①短链非编码RNA：长度为17～30核苷酸，包括microRNA（miRNA）、piwi-interacting RNA（piRNA）、转录起始RNA（transcription initiation RNA，tiRNA），可通过基因调节调控多种生物学过程；②中等大小非编码RNA：长度通常为20～200核苷酸，如核仁小RNA（snoRNA），参与rRNA的修饰、促进rRNA的折叠及稳定性；③lncRNA：长度超过200核苷酸，在细胞的生长和代谢中发挥多种重要的作用，包括基因印记、基因组重排、染色质修饰、细胞周期和细胞凋亡的调控、转录调控、剪接调控、mRNA降解及翻译调控等［2-4］。

根据lncRNA在基因组上与蛋白编码RNA的相对位置，可将其分为 5 类［4-5］：①正义 lncRNA：转录自蛋白编码基因的正义链，包含蛋白编码基因的外显子，他们可能与蛋白质编码基因部分重叠，或覆盖蛋白编码基因的全序列；②反义lncRNA：转录自蛋白编码基因的反义链，与外显子或内含子区域重叠或覆盖蛋白编码基因的全序列；③双向lncRNA：其表达起始位点与其互补链上相邻蛋白编码基因的表达起始点十分靠近；④内含子lncRNA：全部从蛋白编码基因的内含子转录而来；⑤基因间lncRNA：从两条链的基因间转录而来。根据它们的功能，仅检测到一小部分的内含子lncRNA，相反，检测到大量的基因间lncRNA通过不同机制发挥作用，包括顺式或反式转录调节，翻译控制，剪接的调控，其他转录后调节等［5］。目前，lncRNA的检测方法主要有微阵列、RNA序列测定、RNA印迹法、实时定量PCR，荧光原位杂交、RNA干扰、RNA结合蛋白免疫沉淀法、RNA纯化的染色质分离技术交联免疫纯化技术及生物信息学预测［4］。

作者单位：150001哈尔滨医科大学附属第一医院皮肤科

lncRNA的突变和失调与人类疾病相关，如肿瘤、心血管疾病、神经退行性病变疾病等。人类疾病相关lncRNA的发现，不仅有利于在lncRNA水平了解疾病的分子机制，而且有利于人类疾病的诊断、治疗、预后及防治的生物标记的识别［6］。lncRNA与多种人类肿瘤相关，如乳腺癌、肝癌、胃癌、前列腺癌、黑素瘤等。肿瘤相关lncRNA在各种人类肿瘤组织中频繁的异常表达［7］。lncRNA可通过致癌和抑癌两种途径在肿瘤中发挥潜在作用。例如，肺腺癌转移相关转录子1在乳腺、肝脏、肺、胰腺、结肠、子宫、前列腺中发挥致癌作用，并具有促进肿瘤转移的作用；而生长停滞特异性转录本5则被发现在停止生长的细胞中高表达，并可增加细胞凋亡，目前在乳腺癌中发现生长停滞特异性转录本5的表达明显下调［1］。

2 黑素瘤相关的lncRNA

2.1 鼠类肉瘤滤过性毒菌致癌同源体B1（V-rafmurine sarcoma viraloncogene homolog B1,BRAF）基因激活的非编码 RNA（BANCR）：Flockhart等［8］通过对正常黑素细胞、表达BRAFV600E的正常黑素细胞及BRAF突变的人黑素瘤样本进行RNA测序，发现BRAFV600E调节1 027个编码蛋白质的RNA、39种已知的lncRNA和70种新发现的转录物。其中一种新发现的转录物，被BRAF高度诱导，并在黑素瘤中过度表达，被命名为BANCR。

BANCR在原发黑素瘤及转移样本中均过表达，Flockhart等［8］通过体外实验证实，黑素瘤细胞中BANCR沉默可抑制黑素瘤细胞的迁移能力，BANCR的缺失使黑素瘤细胞的迁移和趋化因子CXC配体11（CXCL11）下调，而迁移能力通过再引入CXCL11重组体得到恢复。由此可见，BANCR可通过调节CXCL11的表达来调节体外黑素瘤细胞的迁移能力。这些发现证实了BANCR是黑素瘤细胞迁移的一个重要的调节因子，调节一组参与细胞迁移的基因，包括 CXCL11［8-9］。Li等［10］发现，BANCR 不仅在黑素瘤中高表达，并且其表达随着肿瘤分期的进展而增加，BANCR的高表达与恶性黑素瘤患者存活期短相关。通过体内外研究还证实，沉默BANCR可抑制黑素瘤细胞的增殖，并灭活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，特别是细胞外信号调节激酶（ERK）1/2 和 JNK。此外，Sun 等［11］和 Guo等［12］分别在非小细胞肺癌和结直肠癌中发现，BANCR可通过影响上皮细胞-间充质细胞转换促进肿瘤的转移，并可能通过MEK/ERK信号通路实现。

2.2 HOX反义引物基因间 RNA（HOTAIR）HOTAIR是在2007年由Rinn等发现的一种lncRNA长度为 2.2 kb，位于HOXC 基因位点［13］。与相邻的正常组织相比，HOTAIR在多种人类肿瘤中明显过表达，包括乳腺癌、非小细胞肺癌、肝细胞癌、胰腺癌结直肠癌、卵巢癌等，并可能具有促转移活性［14］Tang等［15］通过检测6种与肿瘤及转移相关的lncRNA在黑素瘤及转移淋巴结中的表达情况发现HOTAIR在黑素瘤中的表达明显高于其他5种lncRNA，在淋巴结转移组织中的表达明显高于原发黑素瘤组织中的表达。同时还发现，HOTAIR在黑素瘤中的表达高于周围正常组织。此外，通过干扰小RNA转染黑素瘤A375细胞沉默HOTAIR后，发现HOTAIR的沉默抑制了A375细胞的运动性和侵袭性。由此表明，HOTAIR可以增强黑素瘤细胞的运动性和侵袭性，并可能与黑素瘤的发展和转移相关。

2.3 SPRY4内含子转录物 1（SPRY4-IT1）SPRY4-IT1是定位于细胞质中的一种lncRNA，是长度为687nt的非拼接的多聚腺苷酸的转录物，来源于SPRY4基因的内含子。SPRY4属于Sprouty家族成员，是一种公认的肿瘤抑制基因［16］。其编码的Ras/ERK抑制剂蛋白，是受体转导的MAPK信号转导通路的抑制剂［17］。Khaitan 等［16］通过研究证实，与黑素细胞相比，SPRY4-IT1在黑素瘤样本中的表达大幅增加，且SPRY4-IT1表达的下调显著抑制了黑素瘤细胞的生长。SPRY4-IT1的表达沉默导致了黑素瘤细胞的生长抑制、迁移和侵袭力下降，以及凋亡率增加。同时还发现，黑素瘤细胞过表达SPRY4-IT1时，细胞迁移的速度反而升高。Xie等［18］在食管鳞状细胞癌中得到相同的结论，而Sun等［19］和Zou等［20］分别在非小细胞肺癌及滋养层细胞HTR-8/Svneo中得到与之相反的结论。

2.4 Llme23：Wu 等［21］通过 RNA-SELEX 亲和层析法，在人黑素瘤细胞系的核RNA中筛选出一种结合PSF的lncRNA，命名为Llme23。目前，Llme23的表达仅在人黑素瘤中检测到。作者通过将Llme23的shRNA转染入黑素瘤YUSAC细胞后发现，Llme23沉默的YUSAC细胞呈现显著的生长抑制。研究还发现，Llme23水平的降低可下调Rab23的表达，而Llme23水平增加可上调原癌基因Rab23的表达。

2.5 INK4位点的反义非编码RNA（ANRIL）：ANRIL全长126.3 kb，于生殖细胞基因组中的403 kb缺失部分中检测到，与9号染色体上p15/CDKN2B-p16/CDKN2A-p14/ARF基因簇有部分重叠。ANRIL基因包含19个外显子，其中第一个外显子的5′端定位于p14/ARF基因转录起始位点上游300 kb处，二者可能共享一个双向启动子［22-23］。在生理病理条件下，ANRIL 的表达主要与 p14/ARF 共集簇［22］。p16/CDKN2A是位于9p21上与黑素瘤最有临床相关性的易患基因［23］。ANRIL是细胞周期中重要的负性调控因子，其表达的下调与多种肿瘤的发展相关，包括神经细胞瘤、急性淋巴细胞性白血病、黑素瘤、前列腺癌等［24］。黑素瘤的高风险变异体rs1011970-T 与 ANRIL 的表达降低相关［25］。

2.6 结直肠肿瘤差异性表达（CRNDE）：CRNDE是 Graham 等［26］在 2011年发现的一种 lncRNA。CRNDE是结直肠肿瘤差异性表达的基因符号，表达多个剪接体，并显示为组织特异性的表达模型。最初，发现CRNDE在结直肠癌中高表达，但在其他实体肿瘤和白血病中的表达也上调，其中CRNDE是神经胶质瘤中最多的正调节lncRNA［27-28］。Furney等［29］对12个原发葡萄膜黑素瘤进行了单核苷酸多态性阵列和全基因组测序，在3个样本中发现剪接因子3B亚单位1（SF3B1）基因突变，并与良好的预后相关。SF3B1编码一种剪接体的组分，SF3B1基因的突变与CRNDE外显子4的转录本所隐藏的选择性剪接有关。在葡萄膜黑素瘤中，SF3B1基因的突变与CRNDE外显子4内隐藏的选择性剪接有关，有助于明确CRNDE的选择性剪接对影响细胞功能的重要性。

2.7 尿路上皮癌相关基因1（UCA1）和肺腺癌转移相关转录子 1（Malat-1）：UCA1 是 Wang 等［30］采用抑制消减杂交技术分析膀胱癌细胞株BLS-211和BLZ-211而发现的lncRNA，长度为1 442 bp，位于人染色体19p13.12，有3个外显子，定位于细胞质内。UCA1调节参与肿瘤形成和（或）胚胎发育的多种基因的表达。Malat-1最早是在非小细胞肺癌中发现的长度为6.7kb的一种lncRNA，位于染色体11q13.1上，定位于细胞核内。Malat-1在多种肿瘤中表达上调，如子宫内膜间质肉瘤、宫颈癌和肝细胞癌［2］。

Tian 等［31］发现，UCA1 和 Malat-1 在黑素瘤中的表达较周围正常组织中明显增加。UCA1在伴淋巴结转移的黑素瘤组织中的表达高于无淋巴结转移的黑素瘤中的表达。而尽管Malat-1在伴有或不伴有淋巴结转移的黑素瘤中的表达差异无统计学意义，但是在伴有淋巴结转移的黑素瘤中，转移病灶中Malat-1的表达明显高于原发肿瘤。体外实验证实，UCA1过表达可促进黑素瘤细胞的迁移，沉默UCA1或Malat-1可降低黑素瘤细胞的迁移能力。然而改变黑素瘤A375细胞中UCA1的表达对细胞增殖无明显影响，这与此前发现的UCA1可促进人膀胱细胞的增殖、迁移和侵袭行为不完全一致［30-31］。由此可见，UCA1和Malat-1表达水平的差异可用来评估黑素瘤细胞的迁移能力，UCA1和Malat-1的高表达可能与黑素瘤转移有关。UCA1和Malat-1表达的水平可能成为评估黑素瘤淋巴结转移的预后指标。

3 结语

越来越多的证据表明，lncRNA具有重要的生物学作用，lncRNA不仅在黑素瘤的致癌过程中发挥作用，如 BANCR、HOTAIR、SPRY4-IT1、Llme23、CRNDE、UCA1和Malat-1等，同时，可能在黑素瘤的发生中起到抑制作用，如ANRIL。虽然目前对lncRNA的研究已取得令人瞩目的成果，但已发现的lncRNA数量有限，绝大部分的功能尚未明确，与黑素瘤相关的lncRNA更是少之又少，其在黑素瘤发生、发展及转移中发挥作用的分子机制亦不清楚，尚待进一步研究。

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Long non-coding RNAs in melanoma

Cheng Xue,Cai Limin,Wang Yongchen.Department of Dermatology,First Affiliated Hospital of Harbin Medical University,Harbin 150001,China

Long non-coding RNAs （lncRNAs） are a type of transcript containing more than 200 nucleotides,whose mutation and dysregulation are closely associated with the occurrence and development of tumors.At present,multiple lncRNAs have been found to be associated with melanoma,including BRAF（V-rafmurine sarcoma viral oncogene homolog B1）-activated non-coding RNA （BANCR）,HOX antisense intergenic RNA （HOTAIR）,SPRY4 intronic transcript 1 （SPRY4-IT1）,Llme23,antisense non-coding RNA in the INK4 locus （ANRIL）,colorectal neoplasms difference expression （CRNDE）,urothelial carcinoma associated 1 （UCA1）,metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1 （MALAT-1）.These lncRNAs,which are abnormally expressed in melanoma,can enhance the proliferation,migration and invasion of melanoma cells,and promote melanoma metastasis.

Melanoma;Cell proliferation;Cell movement;Neoplasm metastasis;Long non-coding RNA

Wang Yongchen,Email:yongchenwang@163.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.04.017

国家自然科学基金（81072234）

王永晨，Email:yongchenwang@163.com

本文主要缩写：lncRNA：长链非编码RNA，tiRNA：转录起始RNA，snoRNA：核仁小 RNA，BANCR：BRAF基因激活的非编码RNA，CXCL11：趋化因子CXC配体11，MAPK：丝裂原活化蛋白激酶，HOTAIR：HOX 反义引物基因间 RNA，SPRY4-IT1：SPRY4 内含子转录物1，ANRIL：INK4位点的反义非编码RNA，CRNDE：结直肠肿瘤差异性表达，SF3B1：剪接因子3B亚单位1，UCA1：尿路上皮癌相关基因1，Malat-1：肺腺癌转移相关转录子1

2014-08-14）