长链非编码RNA NRON——一种新型的疾病调控因子

简建升

（昆明理工大学 医学院，云南昆明 650504）

近年来，随着高通量测序技术的发展，长链非编码RNAs（LncRNAs）的基础性研究突飞猛进，众多新的LncRNAs被发现，并被功能注释[1]。LncRNAs与mRNAs非常相似，由RNA聚合酶Ⅱ（Pol Ⅱ）转录生成，但缺乏蛋白编码开放阅读框[2]。LncRNAs在最初的研究中被认为是转录过程中的“转录噪音”[3-4]，随着研究的深入，人们发现其可与多种蛋白质、DNA或RNA结合形成功能性复合物[5]，参与多种生物学过程的调控，包括转录[6]和调控基因表达[7-8]、信号转导[9]等。

随着对LncRNAs的深入研究，人们发现了一种新型疾病调控因子——LncRNA NRON，其在心脏病、癌症及艾滋病（AIDS）等疾病中发挥着重要的调控作用。因此，研究LncRNA NRON对疾病发病机制的调控作用将为相关疾病的诊断、治疗提供潜在的靶标和新的治疗策略。

1 概述

1.1 LncRNA NRON

WILLINGHAM等[10]于2005年对512个进化保守的非编码RNA（ncRNAs）建立了一个排列的短发夹RNA（shRNA）库，并通过表达序列标签（Expressed Sequence Tag，EST）测序和细胞分析系统，确定它们在细胞通路中的作用。利用该系统，识别出一种能够抑制活化T细胞核因子（Nuclear Factor of Activated T Cells，NFAT）的ncRNA抑制因子，由于NFAT是一种非常敏感的转录因子，该ncRNA抑制因子可抑制基因转录，根据国际上的命名规则被称为LncRNA NRON。

LncRNA NRON基因位于9号染色体上126 407 775～126 410 504 bp处，序号为NC_000009.12，基因片段大小约为2 730 nt（见图1）。LncRNA NRON由3个外显子组成，这些外显子可选择性剪接产生0.8～3.7 kb的转录本，广泛参与生物体各类重要生理、病理过程。

图1 LncRNA NRON基因组结构

1.2 LncRNA NRON的功能特性

LncRNA NRON可通过多种形式参与调节生物体的生理和病理过程。根据现有关于LncRNA NRON的研究报道，其功能可从以下3个方面归纳总结：（1）充当分子支架，可以富集多种蛋白，共同调控基因转录[11-12]；（2）影响靶蛋白的表达，从而抑制机体生长[13]；（3）作为疾病的一种新型标志物，用于临床疾病诊断[13-14]。LncRNA NRON可参与多种生物学过程，如细胞增殖、病毒潜伏，并且在机体病变过程中发挥重要调控作用，将有助于疾病的预防和诊断。

2 通过LncRNA NRON的差异表达介导对疾病的调控

2.1 病毒感染和LncRNA NRON的调控作用

人类免疫缺陷病毒（HIV-1）是造成人类免疫系统缺陷的一种病毒，感染后可引起细胞中LncRNAs差异性表达。最新研究表明，Tat蛋白可以强有力地诱导激活潜伏感染的HIV-1病毒，促进病毒转录表达[15]。为了系统研究LncRNA NRON对HIV-1病毒的调控作用，LI等[11]通过对HIV-1病毒感染的HEK293T、TZM-bl等一系列细胞和正常细胞进行综合比对分析，发现病毒感染引起细胞内LncRNA NRON差异性表达，HIV-1的启动子活性被抑制，并且LncRNA NRON直接将Tat蛋白和泛素/蛋白酶体组分（包括CUL4B和PSMD11）募集起来形成复合体，Tat蛋白被泛素化降解，从而抑制HIV-1病毒基因的转录表达，促成HIV-1潜伏期维持（见图2）。但当LncRNA NRON丰度被敲低时，HIV-1启动子的活性显著增强，Tat蛋白含量和HIV-1基因转录表达量也随之增多。IMAM等[16]发现，机体内LncRNA NRON的含量也受到HIV-1的调控，它的表达水平被HIV-1早期病毒辅助蛋白Nef降低，被晚期蛋白Vpu增加（见图2）。由于NRON是活化NFAT的非编码阻遏物[10]，Nef和Vpu也调节NFAT的活性。LncRNA NRON丰度的敲低可增强NFAT和HIV-1病毒长末端重复序列（Long Terminal Repeat，LTR）的活性，从而增强HIV-1的复制能力，促进其传染性，但Nef和Vpu究竟是如何调控NRON的丰度仍然是未知的，这是未来研究中需要解决的一个问题。

图2 HIV-1病毒感染和LncRNA NRON的调控作用

2.2 癌症的生长转移和LncRNA NRON的调控作用

LncRNA的失调是新发现的一种肿瘤进展机制，它在肿瘤的发生过程中具有极其重要的作用[17-18]，既可作为致癌基因促进肿瘤的发生，亦可作为抑癌基因抑制肿瘤的增殖、迁移等。例如，LncRNA GAPLINC通过调节肺泡细胞中miR-661/eEF2K级联来促进人非小细胞肺癌（NSCLC）的发生[19]，LncRNA CASC2被microRNA-21下调促进肾癌细胞的增殖和迁移[20]等。以往的研究表明，NFAT家族包括5个成员（NFAT-1、NFAT-2、NFAT-3、NFAT-4和NFAT-5），被认为在癌症生长、侵袭和迁移中发挥着重要作用[21]。LncRNA NRON是活化NFAT的非编码阻遏物[10]，而它又能通过抑制NFAT活性来抑制静脉内皮细胞的增殖[22]，这一发现表明LncRNA NRON可能对肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移起抑制作用。YAO等[13]发现，在肝癌细胞（HCC）组织中，LncRNA NRON的表达量低于正常邻近组织，LncRNA NRON低表达与肿瘤分化差和血管肿瘤血栓的存在相关；而功能和蛋白质印迹分析表明，过表达LncRNA NRON会损害集落形成和细胞活力，抑制上皮细胞-间充质转化（EMT）相关上皮标记物E-钙粘蛋白的表达，从而抑制HCC生长和转移（见图3），因此LncRNA NRON可作为肝癌患者的预后标志物。据报道，与Tat蛋白相互作用的蛋白——Tip60（Tat Interactive Protein，60 kDa）在不同类型的癌症中发挥着肿瘤抑制作用[23-24]，而Tat蛋白又与LncRNA NRON密切相关，因此，NIU等[23]提出LncRNA NRON可能参与调控癌症的生长和转移。他们研究发现随着临床分期的增加，与非癌组织相比，三阴性乳腺癌（TNBC）组织中LncRNA NRON表达丰度较低，而致癌因子LncRNA snaR在上调，促进癌细胞增殖。当snaR过表达时，不显著影响LncRNA NRON表达；但当LncRNA NRON过表达时，snaR被显著下调，癌细胞增殖被抑制。他们还发现，LncRNA NRON过表达不影响癌细胞的迁移和侵袭，在大多数TNBC患者的血浆中没检测到LncRNA NRON；LncRNA snaR不能被LncRNA NRON甲基化，但LncRNA NRON可以与RNA降解途径或某些miRNA相互作用促进LncRNA snaR的降解，因此LncRNA NRON可能不是TNBC的良好诊断生物标志物，LncRNA NRON促进LncRNA snaR降解机制的诸多细节问题还需进一步研究。

图3 癌症的生长转移和LncRNA NRON的调控作用

2.3 心脏疾病和LncRNA NRON的调控作用

心力衰竭（Heart Failure，HF）是一种由心脏结构和功能紊乱引起的复杂临床综合征，在几种最重要的心脏疾病中，目前只有心力衰竭的发病率仍不断上升，所以心衰发生机制的研究对积极预防心衰的发生发展和治疗有着重要意义。大数据显示，LncRNA可能成为心力衰竭的新治疗靶点[25-26]。XUAN等[14]在对心力衰竭的研究中，通过实时逆转录-聚合酶链式反应（Real-Time RT-PCR）方法，对HF患者和非HF患者的血浆样本中已知与心血管疾病相关的13个LncRNA的表达水平进行测量，发现LncRNA NRON和肌球蛋白重链相关的RNA转录物（MHRT）的非编码阻遏物，在HF患者血浆中的水平显著高于非HF对照参与者，单变量和多变量分析鉴定LncRNA NRON和MHRT是HF的独立预测因子，LncRNA NRON在心脏细胞中的过表达可能促进心力衰竭。斯皮尔曼（Spearman）等级相关系数分析显示，LncRNA NRON与高密度胆固醇（HDL）呈负相关，与低密度胆固醇（LDH）呈正相关，而MHRT与谷草转氨酶（AST）和低密度胆固醇（LDH）呈正相关。因此，LncRNA NRON有望成为预测心衰的一种新型生物标志物。但LncRNA NRON究竟是如何促进心力衰竭、以哪种通路调控仍然是未知的，要想使LncRNA NRON服务于心力衰竭临床诊断及治疗等工作，还需要做大量的研究。

心房纤维化（Atrial Fibrosis，AF）是心房组织不明原因的纤维化以及因纤维化并发的缓慢性心律失常的一种常见疾病，85%的房颤患者存在心房纤维化。WANG等[27]使用实时荧光定量PCR（rRT-PCR）方法，在AF患者中检测到LncRNA NRON低表达现象，同时在细胞质RNA-蛋白质支架复合物中发现磷酸化的NFAT显著性增加，成纤维细胞的增殖以及I型和Ⅲ型胶原的表达被抑制，这是首个证明LncRNA NRON与房颤相关的研究，可能为房颤的治疗提供新的药物靶点和治疗策略。

3 结论与展望

LncRNA NRON是真核生物中非常重要的组成部分，LncRNA NRON已被发现是病毒复制和疾病病变调控网络中的有效调控因子，其在机体的病理过程中扮演着非常重要的角色。但当前关于LncRNA NRON的研究仍处于初级阶段，其结构、功能及调控机制还需更深层次的研究阐明。

在LncRNA NRON生物学作用机制的探索过程中，虽然发现了LncRNA NRON充当媒介参与基因的转录，可以作为预测标志物，但其具体作用通路、相关作用因子及作用方式等一系列问题仍有待进一步研究，因此需要从整体上理解LncRNA NRON的生物学功能，并为更多疾病的诊断和治疗提供新的靶点和治疗策略。