长链非编码RNA与HIPPO通路相互作用在消化系统肿瘤中的研究进展

赵瑜， 张文波， 蒋鹏程

中国是消化系统肿瘤高发国家，每年新发胃癌、食管癌和结肠癌等超100万例，给国家带来了沉重的医疗和经济负担[1]。消化系统肿瘤是发病率与死亡率均较高的恶性肿瘤，其临床表现缺乏特异性[2]，患者确诊时往往已发展至晚期，丧失了根治的机会，预后较差。因此，亟需寻找一种新的消化系统肿瘤早期诊断及治疗方案。长链非编码RNA (long non-coding RNA，lncRNA) 是一类没有或仅有有限的蛋白质编码能力的新型RNA，它们因被发现参与肿瘤生物学中的各种细胞过程和关键功能而引起人们广泛的兴趣。LncRNA已被报道通过多种方式调节许多癌症的表型，包括表观遗传修饰、 转录调控、RNA衰变、miRNA海绵等[3]。研究证实，lncRNA能够通过参与调控多种信号通路，如Wnt通路、p53通路、Notch通路等，从而调控肿瘤细胞增殖、迁移等能力[4]。HIPPO信号通路近年来被发现在调控细胞生长、凋亡及组织器官大小等方面起重要作用，且与肿瘤关系密切[5]。关于lncRNA与HIPPO通路相互作用对消化系统肿瘤的影响方面的研究是近些年来的热点问题，但目前尚缺乏归纳总结。本文就相应问题的最新研究进展进行综述，以期为消化系统肿瘤预测、诊断和治疗提供新的思路。

1 LncRNA和消化系统肿瘤

LncRNA是一类转录本长度超过 200 nt 的非编码RNA，几乎没有蛋白质编码能力，表达水平低于蛋白质编码转录本，但组织特异性高于蛋白质编码转录本[6]。以前，lncRNA被认为是“转录噪声”[7]。但近年来的研究表明，lncRNA 不仅参与了基因组印记、转录激活、 转录干扰及核内运输等多种重要的调控过程， 还在多种疾病的发生发展中起着重要作用。 研究表明其可以影响包括侵袭转移在内的肿瘤的多种恶性表型[8]。例如，研究表明结直肠癌相关的LncRNA CCAL可以抑制蛋白质AP-2α，借此削弱了该蛋白质对结直肠癌细胞中β-catenin/Tcf4复合体的干扰作用，以此促进了肿瘤细胞的增殖[9]。LncRNA HOTAIR通过与PRC2结合表观沉默miR-34a基因，下调C-Met(HGF/C-Met/SNAIL通路)的表达，从而促进胃癌细胞的上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，加速肿瘤的转移[10]。

2 HIPPO通路和消化系统肿瘤

HIPPO信号通路是一条进化上高度保守的信号通路，在哺乳动物器官发育大小的调节以及细胞的增殖和凋亡过程中起着重要的作用[11]。该通路最先于果蝇体内被发现，后来陆续在哺乳动物中发现其同源蛋白。哺乳动物HIPPO通路是由哺乳动物不育系20 样激酶1/2(mammalian sterile20-like kinase 1/2，MST1/2)、大肿瘤抑制激酶1/2(large tumor suppressor kinase 1/2，LATS1/2)、含WW结构域的人同源重组蛋白1(salvador homology1，SAV1)及重组人MOB激酶激活因子1(MOB kinase activator 1，MOB1)以及下游的Yes激酶相关蛋白(yes-associated protein，YAP)和含PDZ结合基序的转录共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ)等组成的一条激酶级联信号通路[12]。与EGFR信号通路、TGF-β信号通路、Wnt通路等其他经典信号通路不同， HIPPO信号通路没有特定的受体和细胞外配体。机械应力、细胞极性、细胞密度或者细胞间连接的变化等都能调控HIPPO信号通路[13-14]。在哺乳动物细胞中，当HIPPO信号通路激活时，MST1/2与 SAV1 结合可以催化MOB1的磷酸化，而MOB1磷酸化后可将LATS招募到质膜上从而磷酸化激活LATS。活化的LATS1/2磷酸化YAP的多个位点，其中丝氨酸127(S127)位点的磷酸化会使之与 14-3-3 蛋白结合滞留于胞质中；此外，YAP的S381位点也会被磷酸化，而磷酸化的S381位点会进一步诱导肌酸激酶CK1磷酸化S384位点，从而招募SCFβ-TRCPE3泛素连接酶最终导致YAP降解[15-16]。总而言之，HIPPO通路被激活后，上游级联激活的激酶磷酸化YAP/TAZ，导致其被隔离在胞质中，并最终被泛素化降解。相反，当HIPPO通路被抑制时，未磷酸化的YAP和TAZ可转运至细胞核内与TEA结构转录因子(TEA domain transcription factor， TEAD)1～4结合并促进靶基因如CTGF、CDK1、survivin和MYC等的表达[17]。研究发现，HIPPO通路与多种消化道肿瘤的发生、恶化、转移、化疗耐药等有关[18]。Da 等[19]检测了98例胃癌组织，发现YAP能促进Survivin的表达， 通过抑制细胞凋亡导致胃癌的发生，Wu等[20]对肝癌患者的YAP进行了研究，发现 YAP 高表达者更易发生肝转移。5-氟尿嘧啶是晚期结直肠癌患者常用的化疗药。在5-氟尿嘧啶耐药结直肠癌细胞系中发现YAP的靶基因表达增加，提示YAP可能会促进结直肠癌细胞对5-氟尿嘧啶产生耐药性[21]。总之，越来越多的研究发现HIPPO通路可以被认为是肿瘤治疗及判断预后的一个有前途的候选靶点。

3 LncRNA和HIPPO通路的相互作用对消化道肿瘤的影响

3.1 胃癌 胃癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，同时也是第三大癌症相关死亡原因，对全球卫生健康造成了沉重负担[1]。虽然许多研究已经研究了胃癌的潜在机制，但寻找新的治疗靶点仍然是一个挑战。Wang等[22]通过分析TCGA数据库选定了在人类胃癌组织中上调的lncRNA RP11-323N12.5，对其研究发现RP11-323N12.5通过与YAP启动子区域的c-myc结合，促进了YAP的转录，此外，RP11-323N12.5还以依赖YAP激活的方式促进肿瘤生长和免疫抑制。LncRNA FER1L4已被证实在很多癌症如肝癌、肺癌等中起到重要作用[23-24]。FER1L4在先前即被发现可以通过下调人胃癌中第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)来抑制胃癌的进展[25]。近年来，有研究表明，FER1L4通过CXCR4/CXCR12轴抑制了胃癌细胞中的YAP及其下游通路，并以此抑制了GC细胞的侵袭、迁移和淋巴转移[26]。此外，越来越多的研究表明，lncRNA-miRNA-mRNA 这种“三明治状”的调控机制也可能是lncRNA调控肿瘤的可能途径[27]。 Liu等[28]发现LINC00662可以通过海绵吸附miR-497-5P并阻止其与YAP结合，从而激活YAP下游通路，并促进GC细胞的增殖和耐药性。这并非孤例，早有报道指出，lncRNA HOTAIR可通过作为miR-126的竞争性内源RNA(ceRNA)促进胃癌的发生[29]。上述报道表明， lncRNA 可以通过HIPPO通路影响GC细胞的迁移、侵袭及化疗耐药等方面。不仅如此，多项研究表明，部分lncRNA也可以被HIPPO通路的核心成分如YAP蛋白所调控[30-31]。研究表明YAP蛋白可以直接与LINC01433的启动子区域结合并激活其转录，而有趣的是，上调的LINC01433同时会通过抑制YAP和LATS1的结合从而降低YAP磷酸化[32]。这种LINC01433和YAP的正反馈环路可能是胃癌治疗一个有前途的治疗靶点。

3.2 结直肠癌 lncRNA还参与调控HIPPO通路中从而影响结直肠癌发生进程。Ni等[33]用RNA-seq筛选出了与YAP分子结合的lncRNA GAS5，并进一步证实了lncRNA GAS5通过促进YAP蛋白磷酸化和泛素化并致其降解，从而抑制了结直肠癌的进展。然而在结肠癌细胞中，GAS5的表达被m6A阅读器YTHDF3所抑制[33]。与之相对的，有报道指出，结肠癌中高表达的lncRNA B4GALT1-AS1同样可以与YAP结合，促进其转运入核并增强其转录活性，并以此促进结肠癌细胞维持干性和迁移能力[34]。此外，lncRNA USP2-AS1被报道可以抑制YAP磷酸化从而保护其不被降解，进而触发YAP/TEAD轴的下游信号，促进细胞增殖和转移以发挥致癌作用[35]。除了YAP蛋白外，HIPPO通路的其他成分如LATS2、TAZ等也会被lncRNA调控从而影响结直肠癌进程。Du等[36]的研究表明，LINC00689可以作为ceRNA来海绵吸附miR-31-5p，并由此上调 LATS2的表达；同时，上调的LATS2抑制了后续YAP通路的活性，从而抑制了肠癌的发生、5-FU耐药和转移。受转录因子STAT1调控的LINC00174被发现在结肠癌细胞中过表达，后续机制研究表明，LINC00174可能是miR-1910-3p的ceRNA，并以此上调TAZ的表达，促进结肠癌的发展[37]。在结直肠癌中，HIPPO通路中的成分也可以调节lncRNA的表达或功能，如LINC00152，又称lncRNA CYTOR。LINC00152在结肠癌中高表达并受YAP及其他HIPPO通路上游激酶的调控。研究发现LINC00152可以通过海绵吸附miR-185-3P和miR-632来上调FSCN1的表达，从而促进结肠癌细胞的恶性增殖和转移[38]。此外，YAP可以诱导MALAT1的表达，而MALAT1通过海绵miR-126-5p促进结肠癌转移相关分子血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor A，AVEGFA)、Slug蛋白和Twist蛋白等的表达，提示我们YAP1-MALAT1-miR126-5p轴可调控结肠癌血管生成和EMT， 影响结肠癌的发展过程[39]。

3.3 肝癌 肝细胞癌是肝癌中最常见的亚型，是全球第六大常见癌症和第四大癌症相关死亡原因[1]。许多研究表明，lncRNA的表达及HIPPO通路的活性肝癌患者中存在异常。Ni等[33]发现了lncRNA uc.134，它在肿瘤组织中表达明显下调，且低表达与肝癌患者总生存率低相关。进一步研究发现，lncRNAuc.134 可以与CUL4A结合并抑制CUL4A介导的LATS1泛素化，增强其稳定性以激活HIPPO通路信号转导，抑制下游YAP的表达[40]。与之相反，有研究发现lncRNA ATB可以通过激活YAP蛋白和上调ATG5表达以调节肝癌自噬[41]。LncRNA CRNDE可以抑制HIPPO通路核心成分LATS2的表达以促进肝癌的增殖、迁移和化疗耐药[42]，这提示lncRNA CRNDE有望成为肝癌治疗的新靶点。Jia等[43]发现了在肝癌中下调的lncRNA PLK4，强效聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1/2(PARP1/2)抑制剂他拉唑帕尼(talazoparib)可以特异性地促进lncRNA PLK4表达上调，进而使YAP失活并诱导细胞衰老来抑制肝癌细胞的生长。这提示我们lncRNA PlLK4/YAP介导的细胞衰老机制也可以作为肝癌治疗的可能靶点。肝癌中，肿瘤抑制因子MT1DP也被发现在肝癌细胞内一条正反馈环路所抑制。在这个回路中，YAP和Runx2协同结合到MT1DP启动子上，降低了MT1DP的转录，从而减轻了MT1DP对FoxA1表达的抑制。升高的FoxA1反过来又增强了Runx2和YAP的转录[44]。近年来，研究表明YAP与MALAT1启动子上的TCF/β-catenin结合协同促进MALAT1的表达，而SRSF1则会阻止YAP与Tcf/β-catenin结合，过度表达的YAP则会通过与AMOT相互作用来抵消SRSF1对核内MALAT1的抑制作用[45]。然而，又有研究表明MALAT1可以诱导SRSF1增加了肝癌细胞中TEAD1的表达[46]。由此，SRSF1抑制YAP却又促进YAP下游靶点TEAD1的表达，这是否是实验环境的差异导致的结果还有待更进一步研究。

3.4 胰腺癌(pancreatic cancer，PC) 胰腺癌是一种恶性度极高的消化系统肿瘤, 手术切除率低, 预后极差。近年来的研究表明lncRNA可以通过HIPPO通路调节胰腺癌的进展。Zhou等[47]发现胰腺导管癌中LncRNA MALAT1过表达，且与LATS1表达呈负相关，与YAP1呈正相关；进一步敲除后发现MALAT1的缺失可以抑制YAP1的表达并诱导LATS1的表达。但胰腺癌中MALAT1调节YAP1与LATS1的具体机制仍有待进一步探索。LncRNA UCA1被报道可以使MST1/2的激酶活性丧失，从而导致LATS1和YAP的低磷酸化，并促进了YAP的核定位；而表达上调的YAP也反过来促进了UCA1的表达[48]。该反馈环路的发现提示我们UCA1可作为胰腺癌治疗的新靶点。LINC01559也在胰腺癌中海绵吸附miR-607以进一步激活下游的YAP。此外，LINC01559还被发现可以直接与YAP蛋白相互作用，可能会阻碍YAP的磷酸化，增强PC细胞中YAP的转录活性，促进了胰腺癌细胞的增殖和迁移[49]。LncRNA THAP9-AS1通过作为海绵miR-484的ceRNA促进YAP表达，与YAP相互作用阻断LATS1介导的YAP磷酸化，促进胰腺导管腺癌的生长并导致不良的临床预后[50]。除了导致肿瘤生长之外，lncRNA还被发现可以通过HIPPO通路促进肿瘤的化疗耐药。研究表明，胰腺癌中GAS5表达的下调使得其负性调控miR-181c-5p的作用降低，而胰腺癌细胞中过表达的miR-181c-5p通过抑制HIPPO信号通路显著地促进了胰腺癌细胞的化疗耐药[51]。

3.5 其他消化系统肿瘤 MALAT1作为在多种肿瘤中都高表达的lncRNA[39,47]， 也被发现可以促进食管癌的迁移和增殖[52-53]，然而，其在食管癌进展过程中的作用尚不清楚。Yao等[54]的报道首次证明了MALAT1可以直接与YAP蛋白结合，增强YAP蛋白表达及YAP转录活性；而新发现的MALAT1-YAP轴可以促进食管鳞癌细胞的干性。研究表明肝母细胞瘤中低表达的LINC01314是一种肿瘤抑制因子，进一步机制研究发现LINC01314过表达可通过诱导MST1表达，促进LATS1和YAP的磷酸化，从而抑制YAP的核定位，并且下调细胞周期调节蛋白(MCM7和cyclinD1)的表达以达到抑癌效果[55]。研究发现lncRNA MNX-AS1可以促进MNX1的表达，而过表达的MNX1作为一种转录因子可以促进Ajuba蛋白的表达以抑制HIPPO途径的活性，随着Ajuba蛋白表达的增加，MST1/2、磷酸化MOB1、磷酸化LATS1和磷酸化YAP的表达降低，而致癌基因YAP的表达显著升高，促进了肝内胆管癌的进展[56]。

4 总结与展望

多种lncRNA可通过直接与HIPPO通路的成分结合并调节它们的活性起作用，此外还可以通过lncRNA-miRNA-mRNA的ceRNA网络调节HIPPO通路。lncRNA也受到HIPPO通路的调节。YAP被证明在很多肿瘤中起到促进癌症发展的作用，但依然有研究表明YAP在乳腺癌[57]和头颈癌[58]中具有肿瘤抑制作用，这提醒我们需要进一步关注YAP蛋白发挥功能的组织特异性。正如YAP在促进肿瘤进展和抑制肿瘤中的双重作用一样，一些lncRNA在不同的恶性肿瘤中表现出相反的作用。如MALAT1，被报道在肝癌[45]、胰腺癌[47]、食管癌[54]、结直肠癌[39]等中起促进肿瘤的作用，又被发现在乳腺癌中其作为一种肿瘤抑制因子，通过与TEAD结合从而阻断其与YAP的联系，从而抑制癌细胞的迁移、侵袭和转移[59]。因此，如果选择某一lncRNA作为肿瘤治疗的靶点，应当仔细考虑其在整体中发挥的作用。

研究lncRNA和HIPPO通路的互相作用可以让我们对肿瘤的发生发展有更清晰更全面的了解，考虑到HIPPO通路及lncRNA复杂的作用机制以及在不同肿瘤中的双重作用，并且HIPPO通路还与其他通路如Wnt/β-catenin通路等相互作用[45,60]，这复杂的调控网络仍需我们更进一步的深入研究。随着研究的不断深入， lncRNA 及 HIPPO通路相关分子有望成为消化道肿瘤的早期诊断标志物并为消化系统肿瘤的治疗提供有效的治疗靶点。