非编码RNA在肿瘤中对EGFR及相关信号通路的作用和机制

聂世豪 刘浩 卢瑗瑗

作者单位：710032 西安 1空军军医大学基础医学院学员二大队五队；2空军军医大学肿瘤生物学国家重点实验室，国家消化系统疾病临床医学研究中心

人表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）属于ErbB受体家族成员，通过调控下游多种信号通路，参与调节细胞的基本生命过程，如细胞增殖、迁移、生存和代谢等。在作用方式上，EGFR可以通过调控激活酪氨酸激酶活性，导致下游多种信号通路（如RAS/ERK、PI3K/AKT、SRC和STAT等）的激活。研究表明，EGFR及其相关信号通路在肿瘤细胞增殖、侵袭、转移等恶性生物学过程中发挥重要作用［1］。人类基因组转录出大量的RNA，但只有不到2%的RNA被翻译成蛋白质，不具有蛋白翻译能力的RNA统称为非编码RNA。非编码RNA依据功能可以分为管家RNA（如tRNA、rRNA等）和调控RNA，其中调控RNA又可以分为长度小于200 nt的小非编码RNA（如miRNA、snoRNA、siRNA、snRNA、piRNA等）和长度大于200 nt的长链非编码RNA（long non-codingRNA，lncRNA）。此外，还有一种特殊的非编码RNA——环状RNA（circular RNA，circRNA）。非编码RNA最开始被认为是转录“噪声”，并不具有重要的功能，但是近年研究中发现非编码RNA在生物体的生长发育和疾病发生、发展中发挥着重要的调控作用［2］。非编码RNA可通过选择性剪切、减少mRNA的降解和减弱蛋白的内吞降解过程等方式调控EGFR的转录、翻译和降解过程，进而升高EGFR的表达水平，从而影响肿瘤细胞的恶性生物学过程［3］。其中lncRNA和circRNA能够通过发挥蛋白质支架、调控剪接、滚环翻译等功能，直接参与调控EGFR转录和翻译过程，或作为miRNA海绵影响其他RNA间接调控EGFR信号通路，从而参与调控肿瘤的发生、发展［4-5］。因此，进一步探索调控EGFR及相关通路的关键非编码RNA并阐明其作用机制仍有巨大研究前景。本综述主要归纳肿瘤异常激活的EGFR及相关通路中lncRNA和circRNA的作用机制（图1），以期为制定新型抗肿瘤治疗策略提供参考依据。

图1 lncRNA和circRNA对EGFR的作用机制模式图Fig.1 Pattern diagram of lncRNA and circRNA action mechanism on EGFR

1 LncRNA在肿瘤中对EGFR及相关信号通路的作用机制

LncRNA在肿瘤中对EGFR及相关信号通路表现出多种作用机制，主要包括作为miRNA海绵发挥间接调控作用［6-8］，对EGFR转录发挥选择性剪切作用［9-10］，转录后调节EGFR mRNA的稳定性和翻译后影响EGFR蛋白质分子稳定性［11-15］，具体作用机制见表1。

表1 LncRNA对EGFR的调控机制Tab.1 Regulation mechanism of lncRNA on EGFR

1.1 LncRNA作为miRNA海绵调控EGFR及相关信号通路

LncRNA可作为miRNA海绵发挥调控作用。miRNAs是单链小（18～24 nt）非编码RNA分子，主要与靶基因的3′非翻译区（3′un-translated region，3′UTR）序列互补发挥调节作用。miR-7-5p可直接作用于EGFR mRNA 3′UTR，导致EGFR mRNA表达降低［16］。在非小细胞肺癌中，LINC00240可作为海绵吸附miR-7-5p，从而诱导EGFR过表达，促进非小细胞癌细胞侵袭和迁移［6］。在非小细胞肺癌对吉非替尼的耐药机制研究［7］中发现LINC00460在耐药患者中表达量显著升高，其可促进非小细胞肺癌的侵袭、生长和对吉非替尼的靶向治疗耐药；进一步研究发现，miR-769-5p可与EGFR mRNA的3′UTR特异性结合，导致EGFR mRNA表达降低，而LINC00460可发挥海绵吸附作用吸附miR-769-5p，促进EGFR蛋白过表达，从而增加非小细胞肺癌细胞对吉非替尼化疗药物的耐药性。同样，在一项关于胃癌进展的机制研究中发现，CASC9通过海绵吸附miR-370，升高其靶基因EGFR的表达，进而激活下游ERK/AKT信号通路，促进胃癌细胞的增殖［8］。因此，lncRNA可作为miRNA海绵吸附与EGFR结合的miRNA，进而调控EGFR的表达水平，激活相关信号通路，导致肿瘤的发生、发展，该机制可能为制定新型抗肿瘤治疗策略提供重要依据。

1.2 LncRNA在转录及转录后水平上调控EGFR及相关信号通路

在RNA的调节方面，lncRNA对EGFR及相关信号通路的调控方式主要包括作为蛋白质支架对EGFR的转录发挥选择性剪切作用和转录后与EGFR mRNA结合调节其稳定性。

真核细胞在转录过程中可以通过选择性剪切作用将单个基因剪切成编码多种蛋白质的RNA［17-18］，而lncRNA可作为蛋白质支架募集相关可变剪切因子，改变EGFR转录时的可变剪切模式。目前已知EGFR转录本可通过选择性剪切作用产生4种亚型（A～D），这4种亚型对酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor，TKI）的敏感性不同。TAN等［9］在头颈部鳞状细胞癌中发现了1个位于EGFR外显子20上的同义突变EGFR-Q787Q（SNP ID，rs10251977；c.2361G＞A）对吉非替尼反应异常，并且发现携带G/G和A/A两种不同基因型的头颈部鳞状细胞癌细胞系通过调控lncRNA EGFR-AS1的稳定性来影响EGFR亚型的差异表达。同时发现该SNP位点还位于EGFR基因座的反义非编码转录本lncRNA EGFR-AS1中，利用单核苷酸编辑技术替换EGFR-AS1的转录本中的核苷酸可以逆转G/G基因型细胞系对EGFR TKI的耐药性；进一步研究发现降低EGFR-AS1的表达水平可以导致EGFR亚型A和D的差异性剪切，升高EGFR亚型D的表达水平可增加肿瘤对EGFR TKI的敏感性。还有研究［10］发现在口腔鳞状细胞癌中EGFR基因座反义非编码转录本EGFR-AS1的遗传变异rs10251977（G＞A）可调节EGFR亚型A和D的表达。与正常组织相比，EGFR-AS1在口腔鳞状细胞癌组织中表达上调；进一步研究发现其可以诱导EGFR亚型A和D的差异性剪切，且EGFR亚型A表达与EGFR-AS1表达呈正相关；生物学信息学分析表明可变剪切标记H3K36me3的富集和包含在EGFR外显子15a和15b周围的内含子polyA位点有助于跳过外显子15b，并且EGFR-AS1可能作为rs10251977位点的蛋白质支架，募集与多聚嘧啶区结合蛋白（polypyrimdine tract binding protein 1，PTBP1）相关的可变剪切因子，导致15b的外显子跳跃，促进对TKI不敏感的EGFR亚型A的表达，导致肿瘤发生TKI耐药［10］。

LncRNA也在EGFR转录后阶段发挥调控作用，lncRNA可与mRNA的部分碱基配对，促进其衰变并抑制其翻译，调控蛋白质的合成［19-20］。LncRNA可与EGFR mRNA结合，调节mRNA稳定性，进而影响EGFR蛋白的翻译过程，从而直接影响EGFR蛋白的表达。例如，lncRNA EGFR-AS1在胃癌细胞增殖过程中发挥促进作用，其在胃癌细胞中表达上调，可通过促进EGFR下游的PI3K/AKT信号通路促进胃癌细胞增殖，主要作用是维持EGFR mRNA的稳定性［11］。EGFR-AS1在膀胱癌中也通过类似的机制促进肿瘤的发生、发展。EGFR-AS1与膀胱癌患者的预后不良密切相关，其与EGFR的表达呈高度正相关，敲除EGFR-AS1后EGFR mRNA表达水平降低；机制研究发现EGFR-AS1可直接结合EGFR mRNA并增加其稳定性，进而促进EGFR mRNA的表达，可能调节免疫相关信号通路传导，促进膀胱癌细胞的增殖和侵袭能力［12］。

因此，lncRNA可以作为蛋白质支架或直接结合mRNA，参与EGFR的转录和转录后的过程，影响EGFR的表达，进而导致TKI耐药的发生和免疫信号通路的改变，该机制可能对肿瘤耐药和免疫治疗策略提供重要依据。

1.3 LncRNA与蛋白相互作用调控EGFR及相关信号通路

LncRNA可以与EGFR蛋白相互作用调控EGFR的降解。在肿瘤中，lncRNA可以阻断EGFR发挥作用后的泛素化降解过程，导致EGFR信号通路持续激活，促进肿瘤的增殖、侵袭、转移等。LncRNA还可以与EGFR蛋白的胞内结构域（氨基酸1001-1052）直接特异性结合，增强并维持EGFR酪氨酸位点（主要是Tyr1405）的磷酸化，启动下游的信号通路。在肝细胞癌中调节性T细胞（Treg）能对肿瘤相关免疫微环境起到抑制作用，lnc-EGFR通过刺激Treg的分化抑制细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic lymphocyte，CTL）活性，促进肿瘤的免疫抑制［13］。进一步机制研究表明，lnc-EGFR的R1区域可能与EGFR的氨基酸序列直接结合，在EGF刺激后可以增强并维持EGFR在酪氨酸Tyr1045、Tyr1068和Tyr1173位点的磷酸化，阻止E3泛素连接酶c-CBL与其结合，导致泛素化过程被阻断，增强EGFR的稳定性，使其下游EGFR/RAS/MEK/AP1和AP-1/NFAT1信号通路过度激活，同时AP-1/NF-AT1作为EGFR和lnc-EGFR的转录因子又可诱导它们的表达，EGFR的显著表达阻断了CTL的增殖，削弱了CD8+T细胞抗肿瘤作用，最终促进肝细胞癌的免疫抑制［13］。在胃癌细胞中，LINC01485表达水平与EGFR表达水平呈正相关，LINC01485可与c-CBL竞争结合EGFR蛋白上的Tyr1045磷酸化位点，增强EGFR的磷酸化，干扰c-CBL的连接和后续EGFR蛋白降解，并激活下游的AKT信号通路，促进肿瘤的增殖、迁移和侵袭［14］。

此外，lncRNA还可以与泛素化过程中的相关蛋白质结合，影响EGFR蛋白的降解过程。有研究［15］发现lncRNA DUXAP9-206在非小细胞肺癌中过表达并增强了细胞的迁移、增殖和侵袭能力；进一步的机制研究表明，细胞质中的DUXAP9-206通过与E3泛素连接酶Cbl-b直接相互作用，阻断Cbl-b和EGFR的结合，减少EGFR蛋白的降解，导致下游ERK/AKT信号通路激活，从而促进非小细胞肺癌细胞的恶性生物学行为。LncRNA对泛素化过程的阻断，增强了EGFR蛋白的表达，激活了下游ERK/AKT信号通路，最终促进肿瘤的增殖、迁移等，该机制可能对肿瘤的分子靶向治疗有重要意义。

2 CircRNA在肿瘤中对EGFR及相关信号通路的作用机制

研究表明，circRNA主要通过充当RNA海绵吸附其他非编码RNA发挥间接调控作用，其中与miRNA的相互作用最为常见［21］。在食管鳞状细胞癌的机制研究［22］中发现，circRNA作为miRNA海绵调控EGFR的机制，miR-1299可以直接结合EGFR mRNA的3′UTR，抑制EGFR的表达，进而抑制其下游的AKT-mTOR信号通路激活，促进食管鳞状细胞癌细胞由饥饿或雷帕霉素诱导的自噬，而过表达circRNA ciRS-7后，ciRS-7可以吸附结合miR-1299，靶向EGFR-AKT-mTOR信号通路，从而抑制自噬过程。

既往研究认为circRNA主要通过充当miRNA海绵或蛋白质支架发挥作用。但也有研究表明circRNA可以借助无限开放阅读框（infinite open reading frame，iORF）发生翻译［23］，直接和EGFR蛋白相结合，减弱EGFR蛋白的内吞和降解。在一项关于胶质母细胞瘤的研究［24］中发现相比于邻近正常脑组织，胶质母细胞瘤组织中的circ-EGFR和EGFR mRNA表达水平均呈高表达，并且circ-EGFR高表达提示预后不良。同时机制研究表明，circ-EGFR可以在体内借助iORF滚动翻译和程序化-1核糖体移码（-1 programmed ribosomal frameshifting，-1PRF）诱导框外终止密码子（stop codon，OSC）翻译重复的氨基酸序列，进而形成滚动翻译EGFR（rolling-translated EGFR，rtEGFR），rtEGFR可以直接和膜上的EGFR蛋白胞外结构域Ⅳ（主要是1545、1556、1562和1592）结合，显著阻碍EGFR的内吞和泛素化降解，导致ERK/AKT等下游通路激活，增强胶质母细胞瘤的致瘤性。因此，circRNA借助miRNA海绵作用和iORF翻译作用，可以间接调控EGFR的表达和直接结合EGFR蛋白，影响肿瘤的发生发展，这为证实circRNA在肿瘤治疗中的作用提供了研究依据。

3 总结与展望

EGFR及其下游信号通路在肿瘤的发生和发展中发挥重要作用。越来越多的研究揭示了EGFR与lncRNA和circRNA之间的密切相关，lncRNA和circRNA通过复杂的调控机制参与调控EGFR及相关通路，成为了肿瘤中的关键调控分子。已有的报道发现lncRNA和circRNA在EGFR的转录、翻译、降解等方面发挥着重要的作用，EGFR相关非编码RNA的研究可能是未来肿瘤分子标志物和靶向治疗的重要方向，而针对相关非编码RNA开发相应的治疗策略研究可能为肿瘤靶向治疗提供新的思路。