长链非编码RNA在胃癌中的调控机制及中药对其作用的研究概况

余嘉惠 刘 煊， 李 琦 陆 烨 综述 岳小强 审校

人类基因组DNA约93%被转录为RNA，在这当中用在编码蛋白质方面的核酸序列具体比例大约为2%，剩下98%的核酸序列全部是编码能力低或者根本不具有编码功能的非编码RNA(noncoding RNA，nc RNA)，而且大部分被转录成长度超过200个核苷酸的LncRNA[1]。因为绝大部分长链RNA不编码蛋白[2]，所以在很长一段时间里它被人们误认为是无功能的“翻译噪音”[3]。目前高通量测序等很多新技术得到了越来越广泛的应用，大量的研究证明，在人体细胞的正常增殖与分化方面LncRNA发挥着十分重要的作用，能够参与很多的调控过程，例如染色质修饰、X染色体沉默、转录激活等，并且和很多类型的疾病存在关联，特别在恶性肿瘤的发生发展以及侵袭转移方面具有重要的作用[4]。胃癌属于常见的、异质性恶性肿瘤，在世界病死率方面始终占据前三位，近年来，在胃癌的恶性行为控制方面，LncRNA参与基因调控的重要性获得了大量的关注[5]。中医药治疗是我国胃癌综合诊治体系的重要组成部分，多途径、多靶点的综合干预是其主要作用优势，围绕LncRNA这个靶点的中医药方面的研究目前还处于萌芽阶段，但是这方面的研究已经引起关注，逐步成为热点。

1 Lnc RNA简介

从LncRNA的产生来看，具体是由RNA聚合酶Ⅱ的转录与可变剪接得到，其长度具有很强的变异性，其中有的能够延长到100 kb[6]。相关研究作出评估，就LncRNA在人类基因组中的数量来看大概有15 000个，它的转录水平与蛋白编码基因比较要低一些，并呈现出组织特异性的特征[7]。在转录本中，尽管LncRNA占的比例很大，但就目前来看，分子结构已明确的LncRNA可以说是极少。Niazi等[8]分析研究了204个LncRNA的功能性，最终掌握了LncRNA的一些结构特征，其中包括内含子的数量特别少、碱基对中含有的GC的量十分低、不具有开放阅读框架、起始密码子等。Novikova等[9]研究表明，部分LncRNA通过与miRNA配对结合，对编码基因表达水平进行转录后调节；有的LncRNA可能与信使RNA(message RNA，mRNA)反义结合，对它的剪切过程进行调节。另外，在调控功能中，LncRNA分子的二级结构与三级结构均具有重要的作用。

2 LncRNA主要作用机制

LncRNA发挥作用具体体现在以下方面(图1)：(1)募集转录因子至靶基因的启动区实现对基因表达的成功激活，或同DNA产生RNA，使得靶基因启动子区与转录因子的结合受到阻止，对基因的表达产生抑制作用；(2)可以参与常染色质控制以及异染色质之间的平衡关系，或同染色质重塑复合体之间互相影响，参与组蛋白的修饰与染色质的重塑；(3)可以通过与RNA发生作用，作为小干扰RNA(siRNA)靶定其他RNAs分子，促进其发生降解；或干扰mRNA的剪切进而产生不同的剪切形式；或参与mRNA前体分子(Precursor)的可变剪接调控，使得转录组具有更高的复杂性；可以和特定的蛋白质之间发生结合，对蛋白质的活性进行调节，对蛋白质的细胞具体定位产生影响作用。

图1 LncRNA作用机制Figure 1 Functional mechanism of LncRNA

3 与胃癌恶性行为相关的LncRNA及其作用机制

LncRNA和胃癌恶性行为存在十分紧密的关系，目前已经研究证明大量的LncRNA和胃癌恶性行为存在影响关系(表1)。随着研究的进一步深入，LncRNA对胃癌恶性行为的具体影响机制慢慢被人们所了解。

3.1 通过与DNA相互作用影响胃癌恶性行为

LncRNA可以靶向作用于DNA。以LncRNA-FENDRR为例，LncRNA-FENDRR同相邻的叉头蛋白F1发生结合，对部分DNA启动子片段产生作用[10]。LncRNA-ANRIL通过直接结合CDKN2B转录子并募集PRC来抑制CDKN2A/B基因座上的基因，从而实现对肿瘤发生发展的干预[11]。LncRNA-CCAT2通过与TCF7L2相互作用调控WNT信号通路，影响胃癌恶性行为[12]。LncRNA-HULC通过与EZH2 NKD2相互作用调节EZH2和NKD2的转录过程，促进胃癌细胞的增殖[13]。LncRNA-ZFAS1能够抑制KLF2和NKD2的表达，促进胃癌细胞增殖[14]。c-Myc通过上调LncRNA-CCAT1，直接绑定至启动子区域，促进胃癌细胞增殖和侵袭[15]。

3.2 通过与RNA相互作用影响胃癌恶性行为

3.2.1 LncRNA和mRNA之间的影响作用 LncRNA-GHET1能够增加c-Myc mRNA的表达稳定性实现对胃癌细胞增殖的调节与控制[16]。LncRNA-TINCR则通过影响KLF2 mRNA的表达影响胃癌细胞的增殖以及凋亡[17]。同时，LncRNA调控mRNA的降解可以实现对胃癌恶性行为的影响，Gong等研究发现LncRNA和mRNA 3′-UTR的ALU元件的不完全配对，形成Stau1结合位点促进Stau1与mRNA结合，导致mRNA降解，从而调控下游转录物丰度达到对肿瘤细胞的影响。

3.2.2 LncRNA与miRNA相互作用 LncRNA与microRNA(miRNA)相互作用的方式有多种，LncRNA既可被miRNA调控，也可以调控miRNA的表达。有研究证明，LncRNA-AC130710对于miR-129-5p是靶基因，它的表达水平会受miR-129-5p的影响，最终实现对胃癌预后的调控[18]。LncRNA-TUSC7通过抑制miR-23b的表达来抑制肿瘤细胞的增殖[19]。LncRNA-RMRP可以和miR-141协同作用进而实现调节ZF3表达的降低，影响细胞周期活动，进而对胃癌恶性行为产生影响[20]。LncRNA-H19能够与miR-675促进增殖和上皮-间质转化(EMT)影响胃癌的发生[21]。LncRNA-ANRIL通过靶向调节miR-99a和miR-449a调控mTOR CDK6/E2F1通路，促进胃癌增殖。LncRNA-GAS5负向调控miR-23a影响胃癌恶性行为[22]。LncRNA-MALAT1通过靶向调节miR-202，降低Gli2的表达促进胃癌进展[23]。LncRNA-TUG1通过抑制miR-144参与胃癌上皮间质转化过程调控胃癌侵袭转移[24]。LncRNA-UCA1通过下调miR-27b增加胃癌的多药耐药[25]。LncRNA与miRNA或是竞争拮抗或是协同，对胃癌的恶性行为产生重要影响。

表1 同胃癌恶性行为存在影响关系的长链非编码RNA

3.2.3 LncRNA以竞争性内源RNA的角色发挥自身的影响作用 很多研究证明，LncRNA以竞争性内源RNA的角色(Competing endougenous RNA，ceRNA)对肿瘤的发生发展产生影响。研究发现LncRNA FERlL4在胃癌中表达水平显著降低，且FERlL4的表达水平与PTEN mRNA表达水平呈正相关。FERlL4可以借助MRE与miR-106a-5p结合，使miR-106a-5p对PTEN的抑制性影响降低。在FERIL4的低表达影响下，miR-106a-SP能够更加有效地抑制PTEN，最终引起PTEN mRNA及蛋白表达水平的降低，对胃癌的发生发展产生促进作用。在胃癌组织中，LncRNA-GAPLINC高表达，与CD44竞争性结合miR-311-3p使得miR-311-3p对CD44的抑制作用受到影响，CD44表达水平提高，促进细胞的迁移，同时调节增殖进程[26]。HOTAIR通过与胃癌细胞内miR-331-3p上的人上皮细胞生长因子受体2(HER2)miRNA反应元件竞争性结合，使HER2与miR-331-3p的结合减少，抑制了miR-331-3p对HER2的降解作用，间接上调细胞中HER2的表达水平，进而调控胃癌细胞的增殖、迁移等进程[27]。LncRNA-MEG3通过竞争性内源RNA上调Bcl-2，作用于miR-181a ，促进胃癌进展[28]。

3.3 通过调节蛋白质影响胃癌恶性行为

3.3.1 与组蛋白修饰复合物相互作用 LncRNA与组蛋白修饰复合物相互配合，进行染色质修饰，调节生命进展。研究表明，位于LncRNA-HOTAIR 5′末端位置的前300 nt核酸序列与PRC2结合，促进组蛋白H3K27甲基化，进而抑制相关基因；HOTAIR的3′端700 nt核酸序列和其他复合体(具体涉及LSD1、REST、CoREST)相互影响并发生作用，使组蛋白 H3K4去甲基化而拮抗相关基因的活化。

3.3.2 与某些蛋白酶相互作用 LncRNA-lin00152通过与特异性糖蛋白SP1相互作用调控PI3K/Akt通路促进胃癌细胞生长和转移[29]。LncRNA-SPRY4-IT1通过调节细胞周期蛋白促进胃癌发生，同时能够改变E-cadherin表达，介导上皮细胞间质转化途径从而促进胃癌细胞的转移[30]。LncRNA-ncRuPAR在胃癌组织中低表达，能够通过蛋白酶激活受体-1(Protease-activated receptor-1，PAR-1)调控血管生成影响胃癌侵袭转移[31]。

4 以LncRNA为靶点的胃癌恶性行为的中医药防治

中医药治疗作为我国胃癌综合诊疗中的重要一环，近年来随着对其作用机制研究的日渐深入，被认为是一个涉及多靶点、多途径的复杂过程。围绕LncRNA为靶点的关于中医药防治方面的研究尚处于起步阶段，报道较少，目前能查及的文章不足十篇，主要以中药单药及其有效成分研究为主。如：薯蓣皂苷元能够抑制三种胃癌细胞株的增殖，且能够降低LncRNA-HOTAIR的表达[32]。另外某些中药单体可以对基因转录过程产生影响，可能与LncRNA有一定关系，如苦参碱诱导SGC7901细胞miRNA表达谱发生了变化[33]；芦荟大黄素可以影响纳米脂质体介导的反向半胱氨酸蛋白酶3基因转染，从而影响胃癌细胞增殖[34]；防己甲素在人胃癌BGC-823细胞中通过调整细胞周期起到的抗增殖和凋亡作用[35]；去甲斑蝥素可以通过线粒体依赖信号通路诱导人胃癌细胞AGS凋亡[36]。围绕LncRNA这个靶点，相关的中药治疗机理方面的研究需要在今后不断深入。

5 小结与展望

随着分子生物学技术的发展日趋成熟，和胃癌异常表达存在一定关系的LncRNA被大量发现，其在肿瘤方面的作用与机制逐渐被了解，有望为今后胃癌的诊断、预后与判定提供新的分子标记物，为临床治疗提供有利的作用靶点。围绕LncRNA为靶点而研究的抗肿瘤新药必定会促进今后临床治疗的发展。

1 Kapranov P，Cheng J，Dike S，et al.RNA maps reveal new RNA classes and a possible function for pervasive transcription[J].Science，2007，316(5830)：1484-1488.

2 Bánfai B，Jia H，Khatun J，et al.Long noncoding RNAs are rarely translated in two human cell lines[J].Genome Res，2012，22(9)：1646-1657.

3 Clark MB，Amaral PP，Schlesinger FJ，et al.The reality of pervasive transcription[J].PLoS Biol，2011，9(7)：e1000625.

4 Dinger ME，Amaral PP，Mercer TR，et al.Long noncoding RNAs in mouse embryonic stem cell pluripotency and differentiation[J].Genome Res，2008，18(9)：1433-1445.

5 Riquelme I，Saavedra K，Espinoza JA，et al.Molecular classification of gastric cancer：Towards a pathway-driven targeted therapy[J].Oncotarget，2015，6(28)：24750-24779.

6 Mercer TR，Dinger ME，Mattick JS.Long non-coding RNAs：Insights into functions[J].Nat Rev Genet，2009，10(3)：155-159.

7 Derrien T，Johnson R，Bussotti G，et al.The GENCODE v7 catalog of human long noncoding RNAs：Analysis of their gene structure，evolution，and expression[J].Genome Res，2012，22(9)：1775-1789.

8 Niazi F，Valadkhan S.Computational analysis of functional long noncoding RNAs reveals lack of peptide-coding capacity and parallels with 3′ UTRs[J].RNA，2012，18(4)：825-843.

9 Novikova IV，Hennelly SP，Sanbonmatsu KY.Sizing up long non-coding RNAs：Do LncRNAs have secondary and tertiary structure?[J].Bioarchitecture，2012，2(6)：189-199.

10 Xu TP，Huang MD，Xia R，et al.Decreased expression of the long non-coding RNA FENDRR，is associated with poor prognosis in gastric cancer and FENDRR，regulates gastric cancer cell metastasis by affecting fibronectin1 expression[J].J Hematol Oncol，2014，7：63.

11 Huang MD，Chen WM，Qi FZ，et al.Long non-coding RNA ANRIL is upregulated in hepatocellular carcinoma and regulates cell proliferation by epigenetic silencing of KLF2[J].J Hematol Oncol，2015，8：50.

12 Ling H，Spizzo R，Atlasi Y，et al.CCAT2，a novel noncoding RNA mapping to 8q24，underlies metastatic progression and chromosomal instability in colon cancer[J].Genome Res，2013，23(9)：1446-1461.

13 Yang XJ，Huang CQ，Peng CW，et al.Long noncoding RNA HULC promotes colorectal carcinoma progression through epigenetically repressing NKD2 expression[J].Gene，2016，592(1)：172-178.

14 Nie F，Yu X，Huang M，et al.Long noncoding RNA ZFAS1 promotes gastric cancer cells proliferation by epigenetically repressing KLF2 and NKD2 expression[J].Oncotarget，2017，8(24)：38227-38238.

15 He X，Tan X，Wang X，et al.C-Myc-activated long noncoding RNA CCAT1 promotes colon cancer cell proliferation and invasion[J].Tumour Biol，2014，35(12)：12181-12188.

16 Yang F，Xue X，Zheng L，et al.Long non-coding RNA GHET1 promotes gastric carcinoma cell proliferation by increasing c-Myc mRNA stability[J].FEBS J，2014，281(3)：802-813.

17 Xu TP，Liu XX，Xia R，et al.SP1-induced upregulation of the long noncoding RNA TINCR regulates cell proliferation and apoptosis by affecting KLF2 mRNA stability in gastric cancer[J].Oncogene，2015，34(45)：5648-5661.

18 Xu C，Shao Y，Xia T，et al.LncRNA-AC130710 targeting by miR-129-5p is upregulated in gastric cancer and associates with poor prognosis[J].Tumour Biol，2014，35(10)：9701-9706.

19 Qi P，Xu MD，Shen XH，et al.Reciprocal repression between TUSC7 and miR-23b in gastric cancer[J].Int J Cancer，2015，137(6)：1269-1278.

20 Shao Y，Ye M，Li Q，et al.LncRNA-RMRP promotes carcinogenesis by acting as a miR-206 sponge and is used as a novel biomarker for gastric cancer[J].Oncotarget，2016，7(25)：37812-37824.

21 Liu G，Xiang T，Wu QF，et al.Long noncoding RNA H19-derived miR-675 enhances proliferation and invasion via RUNX1 in gastric cancer cells[J].Oncol Res，2016，23(3)：99-107.

22 Liu X，Jiao TL，Wang YZ，et al.Long non-coding RNA GAS5 acts as a molecular sponge to regulate miR-23a in gastric cancer[J].Int J Clin Exp Patnol，2016，9(11)：11412-11419.

23 Zhang Y，Chen Z，Li MJ，et al.Long non-coding RNA metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1 regulates the expression of Gli2 by miR-202 to strengthen gastric cancer progression[J].Biomed Pharmacother，2017，85：264-271.

24 Ji TT，Huang X，Jin J，et al.Inhibition of long non-coding RNA TUG1 on gastric cancer cell transference and invasion through regulating and controlling the expression of miR-144/c-Met axis[J].Asian Pac J Trop Med，2016，9(5)：508-512.

25 Fang Q，Chen XY，Zhi X.Long non-coding RNA(LncRNA)urothelial carcinoma associated 1(UCA1)increases multi-drug resistance of gastric cancer via downregulating miR-27b[J].Med Sci Monit，2016，22：3506-3513.

26 Hu Y，Wang J，Qian J，et al.Long noncoding RNA GAPLINC regulates CD44-dependent cell invasiveness and associates with poor prognosis of gastric cancer[J].Cancer Res，2014，74(23)：6890-6902.

27 Yan J，Dang Y，Liu S，et al.LncRNA HOTAIR promotes cisplatin resistance in gastric cancer by targeting miR-126 to activate the PI3K/AKT/MRP1 genes[J].Tumour Biol，2016，37(12)：16345-16355.

28 Peng WZ，Si S，Zhang QX，et al.Long non-coding RNA MEG3 functions as a competing endogenous RNA to regulate gastric cancer progression[J].J Exp Clin Cancer Res，2015，34(1)：79.

29 Cai Q，Wang ZQ，Wang SH，et al.Upregulation of long non-coding RNA LINC00152 by SP1 contributes to gallbladder cancer cell growth and tumor metastasis via PI3K/AKT pathway[J].Am J Transl Res，2016，8(10)：4068-4081.

30 Peng W，Wu G，Fan H，et al.Long noncoding RNA SPRY4-IT1 predicts poor patient prognosis and promotes tumorigenesis in gastric cancer[J].Tumour Biol，2015，36(9)：6751-6758.

31 Liu L，Yan B，Yang Z，et al.ncRuPAR inhibits gastric cancer progression by down-regulating protease-activated receptor-1[J].Tumor Biol，2014，35(8)：7821-7829.

32 Ma T，Wang RP，Zou X.Dioscin inhibits gastric tumor growth through regulating the expression level of LncRNA HOTAIR[J].BMC Complement Altern Med，2016，16(1)：383.

33 Li H，Xie S，Liu X，et al.Matrine alters microRNA expression profiles in SGC-7901 human gastric cancer cells[J].Oncol Rep，2014，32(5)：2118-2126.

34 Li KT，Duan QQ，Chen Q.The effect of aloe emodin-encapsulated nanoliposome-mediated r-caspase-3 gene transfection and photodynamic therapy on human gastric cancer cells[J].Cancer Med，2016，5(2)：361-369.

35 Lei RR，Hu HF，Bai F，et al.Anti-proliferative and apoptotic effects of S1，a tetrandrine derivative，in human gastric cancer BGC-823 cells[J].Chin J Nat Med，2016，14(7)：527-533.

36 Zheng LC，Yang MD，Kuo CL，et al.Norcantharidin-induced apoptosis of AGS human gastric cancer cells through reactive oxygen species production，and caspase-and mitochondria-dependent signaling pathways[J].Anticancer Res，2016，36(11)：6031-6042.