长链非编码RNA的功能及其在肝癌中作用的研究进展

张美霞，徐细明(武汉大学人民医院，武汉430060)

长链非编码RNA的功能及其在肝癌中作用的研究进展

张美霞，徐细明
(武汉大学人民医院，武汉430060)

摘要:长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度超过200 nt的非编码RNA，主要在表观遗传水平、转录水平、转录后水平参与生命活动的调节，其功能失调与多种疾病的发生、发展有关。lncRNA在正常细胞和肿瘤细胞中存在差异表达，是参与肿瘤发生、发展的重要调控分子;其可通过不同的调控机制调节靶基因的表达水平，在肝癌的发生、发展中起重要作用。

关键词:长链非编码核糖核酸;肿瘤;肝细胞癌;基因调控

基因组组学研究表明，哺乳动物基因中只有不到2%能转录为蛋白质，而超过98%转录为非编码RNA(ncRNA)［1］。长链非编码RNA(lncRNA)是近年来发现的一类调控型大分子RNA，其转录本长度超过200 nt的非编码RNA。根据基因组上相对于蛋白编码基因的位置，lncRNA可以分为5类，即正义、反义、双向、基因内、基因间［2］;最初，其被认为是RNA聚合酶Ⅱ的转录副产物，不具备生物学功能［3］。但近几年研究表明，lncRNA能在多种生命活动中发挥重要作用，主要以RNA的形式在表观遗传、转录及转录后水平参与X染色体沉默、基因印记及染色质修饰等［4］，与肿瘤的发生、发展密切相关［5］。现就lncRNA的功能及其在肝癌中的作用研究进展作一综述。

1　LncRNA的功能

目前，在哺乳动物基因组中已发现约3 300个lncRNA，但被充分研究的不到1%，其具体功能机制尚不清楚。已研究较明确的功能包括:①改变染色质结构。Xist通过与PRC2复合物结合到特定的基因位点，使X染色体失活［6］。②直接调节转录因子活性。Gas5能与糖皮质激素结合并活化其受体(GR)，活化的GR可作为转录因子作用于靶基因启动子区的GREs元件，进而影响靶基因的转录，抑制糖皮质激素的作用［7］。③调节mRNA形成的过程。MALAT-1存在许多区域，可以与包含SR结构域有剪接作用的蛋白结合，介导mRNA前体的可变剪接诱发肿瘤［8］。④RNA间相互作用。lncRNA与mRNA存在同源序列，两者能相互作用并发挥调节功能;在STAU1介导的mRNA降解过程中，lncRNAs与编码蛋白的mRNA结合，通过含Alu的重复序列形成双链RNA复合物，并募集STAU1导致mRNA降解［9］。⑤lncRNAs与miRNAs相互作用，参与靶基因的表达调控。miR-RNA124可与EZH2的3'端的非编码区直接结合，抑制EZH2mRNA和蛋白表达，与肝细胞癌发生相关。可见，lncRNA主要在表观遗传水平、转录水平、转录后水平参与生命活动的调节。但是，人体内有数以千计的lncRNA，尚需努力发掘其更多的功能与机制。

2　LncRNA在肝癌中的作用

近年来肝癌的治疗手段日益增多，但总体诊治情况并不乐观。一方面是由于癌细胞能够迅速增殖，抵抗细胞凋亡，逃避免疫系统和发生体内侵袭转移;另一方面与人们对其发生、发展的具体机制所知甚少有关。已有研究表明，在肝癌组织中存在着某些具有差异性表达的基因，其中非编码RNA占大部分。这些非编码RNA从不同方面促进细胞增殖分化、凋亡、侵袭、转移等，导致肝癌的发生。近年来，随着lncRNA研究的白热化及与肝癌发生、发展相关的lncRNA的不断发现，为寻找肝癌诊断及预后标志物提供了新思路，同时也为肝癌治疗提供了新策略。

有学者指出，某些肝癌细胞能释放一种类似外分泌囊泡的物质EV，EV中包含丰富的lncRNA。这些lncRNA介导转化生长因子(TGF)，促进肿瘤生长及耐药，还能增强肿瘤细胞的抗应激及生存能

力［9～14］。lncRNA-ROR在肝细胞癌中也呈高表达，能增强细胞的抗应激能力，诱导多功能干细胞及表皮干细胞的活性，促进癌细胞无限增殖;还可促进细胞间的交流，调节细胞局部微环境，形成耐药［15］。lncRNA调控与基因表达有关的蛋白，H19与表皮生长因子2(EGF2)相邻，可调控EGF2的表达，促进癌细胞的生长增殖;下调H19后，可诱导上皮间质转化，通过调控miR-200，抑制肿瘤侵袭转移［16］。HULC lncRNA基因定位于染色体6p24.3区，可能通过调控其邻近基因SLC3583表达来促进肝癌的发生、发展［17］;也有观点认为，HULC促进肝癌细胞增殖与下调p18有关［18］; HULC也能通过作用于HBX，促进细胞增殖［19］。HOTAIR在肝癌组织中表达水平亦增高，能特异地沉默干扰素及细胞周期进程相关基因的表达，促进肝癌细胞的侵袭能力，HOTAIR敲除后能明显降低细胞增殖、促进细胞凋亡［20，21］。MALAT1在很多肿瘤组织中表达上调，如肺癌、乳腺癌、结肠癌、肝癌和宫颈癌［22］。MALAT1可促进肝癌细胞增殖，在肝癌组织及肝癌细胞株中的表达均升高，且肝移植后MALAT1高水平患者复发的风险显著增加，MALAT-1可作为预测肝癌复发的一个敏感指标［23］;干扰MALAT1基因表达后，肝癌细胞的迁移能力明显受到抑制［24］。MEG3为印迹基因，位于4q32区，是一种潜在的肿瘤抑制基因，其编码产生lncRNAmEG3。MEG3表达于多种正常组织，在多种肿瘤及肿瘤细胞系中表达缺失，多种机制导致MEG3表达缺失包括基因缺失、启动子高甲基化等。MEG3和重要的肿瘤抑制因子p53存在潜在联系，其可刺激p53介导的转录活性;而且，还可使p53蛋白在细胞内聚集，降低p53负性调节因子MDM2蛋白的浓度，抑制p53蛋白降解;mEG3可促进p53结合于GDF15基因的启动子区，从而上调GDF15(一种有抗增殖作用的TGF-β家族成员)蛋白的表达水平。因此，MEG3可作为肿瘤抑制因子［25］。肝癌细胞中MEG3的表达较正常肝细胞中下调达210倍，通过外源性过表达能明显降低细胞生长并诱导细胞凋亡［26］。HOTAIR、MALAT1、HOTTIP、H19均与肝癌的发展、转移及恶性进程有关，下调这些基因后，肿瘤的增殖、侵袭转移能力明显降低。MVIH能激活抗凋亡系统，促进肿瘤细胞侵袭转移［27］。HEIH也能通过调控EZH2基因，促进增殖［28］。有研究表明，TUC338、339高表达于肝细胞癌，TUC339作为细胞间交流的中介，在肝癌细胞外膜中高表达，与TUC338相互作用一起调控细胞增殖及周期，促进肝癌发展［29］。ucoo2meb.2在肝癌中呈低表达，沉默其表达后，癌细胞增殖加快，也可以调控TSA促进细胞凋亡［30］。UC001kfo是近来在肝癌中发现表达明显升高的lncRNA，可通过调控其靶基因α平滑肌肌动蛋白发挥作用，从而对肝癌的增殖、侵袭转移发挥正性调控作用［31］。

近年来，越来越多的研究证实，lncRNAs在多种生物学效应中发挥关键性作用，其功能失调与多种疾病的发生、发展有关［32］，可通过不同的调控机制调节靶基因的表达水平，在肝癌的发生、发展中起重要作用。目前lncRNA在肝癌中的研究仍处于初步阶段，其靶基因及其调控靶基因的机制均不是很清楚，存在许多问题亟待解决。随着lncRNA研究技术不断更新与发展，将会发现更多lncRNA在肿瘤中的调控机制及功能，为肝癌的治疗提供新的靶标和策略。

参考文献:

［1］Birney E，Stamatoyannopoulos JA，Dutta A，et al.Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot［J］.Nature，2007，447(7146): 799-816.

［2］Ponting CP，Oliver PL，Reik W.Evolution and functions of long noncoding RNAs［J］.Cell，2009，136(4): 629-641.

［3］Struhl K.Transcriptional noise and the fidelity of initiation by RNA polymeraseⅡ［J］.Nat Structmol Biol，2007，14(2): 103-105.

［4］Pan YF，Feng L，Zhang XQ，et al.Role of long non-coding RNAs in gene regulation and oncogenesis［J］.Chinmed J(Engl)，2011，124(15): 2378-2383.

［5］Gutschner T，Diederichs S.The hallmarks of cancer: a long noncoding RNA point of view［J］.RNA Biol，2012，9(6): 703-719.

［6］Chaumeil J，Le Baccon P，Wutz A，et al.A novel role for Xist RNA in the formation of a repressive nuclear compartment into which genes are recruited when silenced［J］.Genesdev，2006，20(16): 2223-2237.

［7］Kino T，HurtdE，Ichijo T，et al.Noncoding RNA gas5 is a growth arrest-and starvation-associated repressor of the glucocorticoid receptor［J］.Sci Signal，2010，(3): 8.

［8］Tripathi V，Ellis JD，Shen Z，et al.The nuclear-retained noncoding RNAmALAT1 regulates alternative splicing bymodulating SR splicing factor phosphorylation［J］.Mol Cell，2010，39(6): 925-938.

［9］Gong C，Maquat LE.lncRNAs transactivate STAU1-mediatedmRNAdecay byduplexing with 3'UTRs via Alu elements［J］.Nature，2011，470(7333): 284-288.

［10］Kogure T，Lin WL，Yan IK，et al.Intercellular nanovesicle-mediatedmicroRNA transfer: amechanism of environmentalmodulation of hepatocellular cancer cell growth［J］.Hepatology，2011，54(4): 1237-1248.

［11］Thery C，Ostrowskim，Segura E.Membrane vesicles as conveyors of immune responses［J］.Nat Rev Immunol，2009，9(8): 581-593.

［12］Saunderson SC，Schuberth PC，Dunn AC，et al.Induction of exo-

some release in primary B cells stimulated via CD40and the IL-4 receptor［J］.J Immunol，2008，180(12): 8146-8152.

［13］Skog J，Wurdinger T，van Rijn S，et al.Glioblastomamicrovesicles transport RNA and proteins that promote tumour growth and providediagnostic biomarkers［J］.Nat Cell Biol，2008，10(12): 1470-1476.

［14］Valadi H，Ekstrom K，Bossios A，et al.Exosome-mediated transfer ofmRNAs andmicroRNAs is a novelmechanism of genetic exchange between cells［J］.Nat Cell Biol，2007，9(6): 654-659.

［15］Ror Loewer S，CabilimN，Guttmanm，et al.Large intergenic non-coding RNA-RoRmodulates reprogramming of human induced pluripotent stem cells［J］.Nat Genet，2010，42(12): 1113-1117.

［16］Zhang L，Yang F，Yuan JH，et al.Epigenetic activation of themiR-200 family contributes to H19-mediatedmetastasis suppression in hepatocellular carcinoma［J］.Carcinogenesis，2013，34(3): 577-586.

［17］李丹，宋咏梅，詹启敏，等.HULC RNA在肝癌细胞中的表达及其对邻近基冈SLC3583表达的影响［J］.中华医学杂志，2010，90(44): 3156-3159.

［18］Panzitt K，TschernatschmM，Guelly C，et al.Characterization of HULC，a novel gene with striking up-regulation in hepatocellular carcinoma，as noncoding RNA［J］.Gastroenterology，2007，132(1): 330-342.

［19］Du Y，Kong G，You X，et al.Elevation of highly up-regulated in liver cancer(HULC)by hepatitis B virus X protein promotes hepatoma cell proliferation viadown-regulating p18［J］.J Biol Chem，2012，287(31): 26302-26311.

［20］Geng YJ，Xie SL，Li Q，et al.Large intervening non-coding RNA HOTAIR is associated with hepatocellular carcinoma progression ［J］.J Intmed Res，2011，39(6): 2119-2128.

［21］Niinuma T，Suzuki H，Nojimam，et al.Upregulation ofmiR-196a and HOTAIRdrivemalignant character in gastrointestinal stromal tumors［J］.Cancer Res，2012，72(5): 1126-1136.

［22］Tano K，Akimitsu N.Long non-coding RNAs in cancer progression ［J］.Front Genet，2012，(3): 219.

［23］Kiss T.Small nucleolar RNA-guided post-transcriptionalmodification of cellular RNAs［J］.EMBO J，2001，20(14): 3617-3622.

［24］LaimC，Yang Z，Zhou L，et al.Long non-coding RNAmALAT-1 overexpression predicts tumor recurrence of hepatocellular carcinoma after liver transplantation［J］.Med Oncol，2012，29(3): 1810-1816.

［25］Zhou Y，Zhong Y，Wang Y，et al.Activation of p53 bymEG3 non-coding RNA［J］.J Biol Chem，2007，282(34): 24731-24742.

［26］Braconi C，Kogure T，Valeri N，et al.MicroRNA-29 can regulate expression of the long non-coding RNA genemEG3 in hepatocellularcancer［J］.Oncogene，2011，30(47): 4750-4756.

［27］Yuan SX，Yang F，Yang Y，et al.Long noncoding RNA associated withmicrovascular invasion in hepatocellular carcinoma promotes angiogenesis and serves as a predictor for hepatocellular carcinoma patients' poor recurrence-free survival after hepatectomy ［J］.Hepatology，2012，56(6): 2231-2241.

［28］Yang F，Zhang L，Huo XS，et al.Long noncoding RNA high expression in hepatocellular carcinoma facilitates tumor growth through enhancer of zeste homolog 2 in humans［J］.Hepatology，2011，54(5): 1679-1689.

［29］Braconi C，Valeri N，Kogure T，et al.Expression and functional role of a transcribed noncoding RNA with an ultraconserved element in hepatocellular carcinoma［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2011，108(2): 786-791.

［30］Yang H，Zhong Y，Xie H，et al.Induction of the liver cancerdown-regulated long noncoding RNA uc002mbe.2mediates trichostatin-induced apoptosis of liver cancer cells［J］.Biochem Pharmacol，2013，85(12): 1761-1769.

［31］潘延凤，平骁功，冯磊，等.UC001kfo通过调控α-平滑肌肌动蛋白参与肝癌细胞侵袭转移的研究［J］.中华实验外科杂志，2013，30(2): 274-276.

［32］Wapinski O，Chang HY.Long noncoding RNAs and humandisease［J］.Trends Cell Biol，2011，21(6): 354-361.

收稿日期:( 2015-03-23)

通信作者:徐细明，E-mail:doctorxu120@ aliyun.com

基金项目:湖北省自然科学基金资助项目(2012FKC143)。

文章编号:1002-266X(2015)36-0096-03

文献标志码:A

中图分类号:Q752; R735.7

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.36.038