circRNA通过Wnt/β-catenin信号通路发挥生物学作用及其机制的研究进展

朱丽丽，李 冰，薛 静综述，李淑红审校

0 引 言

circRNA( circular RNA)是由外显子或内含子或二者混合序列通过“反向剪接”方式形成的非编码RNA，已成为研究人类疾病的新领域与热点。在多种疾病中的作用得到了越来越多的学者的重视，诸如肿瘤、糖尿病、心血管疾病[1-2]、神经系统疾病等。circRNA作为microRNA海绵，通过竞争内源性RNA(ceRNAs)网络调控肿瘤的发生[3]，但circRNA的种类较多，所起作用的疾病也较多，在某一种疾病中所起作用的circRNA往往不止一种。究其本质其所发挥的生物学作用及机制均离不开某一种或者某几种信号通路。其中Wnt/β-catenin信号通路就是其中一种与circRNA关系最为密切的信号通路之一。本文就几种与Wnt/β-catenin信号通路相关的circRNA所发挥的生物学作用作一综述，为各类疾病的诊断及基因治疗提供新策略，也为circRNA及Wnt/β-catenin信号通路相关的后续的研究提供新的思路。

1 circRNA与Wnt/β-catenin信号通路之间的关系

circRNA 主要表达于细胞质或外泌体，具有闭合的共价环结构，由于其缺乏5'帽子结构和3'poly(A)结构，不易被核酸外切酶降解，比线性RNA和微小RNA更稳定[4]。随着高通量测序的发展越来越多的circ RNA 被人类所发现。其在各种生物中广泛表达，具有种属、组织、疾病及发育阶段相关的特异性，与各种疾病，尤其是恶性肿瘤的发生发展密切相关。circRNA 的主要功能是作为“海绵”[5]吸附 mirNA 发挥生物学功能，同时还具有调控转录和转录后过程、可变剪接、编码蛋白以及充当蛋白诱饵等作用，可进一步调控 WNT信号通路，发生生物学作用。

Wnt信号通路是一条重要的细胞内信号通路，参与胚胎发育、组织器官发生等许多基本生命过程[6]。Wnt信号通路主要有4条途径:Wnt / β - catenin 传导途径、Wnt / Ca 2 + 途径、Wnt 细胞平面极化途径和调节纺锤体方向、非对称细胞分裂的细胞内途径。WNT信号通路具有高度保守性, 不仅能调控细胞的形态与功能, 还可调控生长、发育性疾病等过程。Wnt /β-catenin 途径是Wnt信号通路的经典途径。参与细胞分化、迁移、增殖和凋亡，被认为是肿瘤发生的重要调控信号通路[7]。β-catenin作为Wnt信号通路的关键蛋白，直接影响Wnt信号通路的生物学效应[8]。该通路的标志是 β-catenin 的积累，并向核内转移。Wnt 蛋白与细胞表面的Frz、LRP5/6结合形成三聚体，将信号传递并活化胞质内蓬乱蛋白(dishevelled，Dsh或Dvl)，减弱由β-catenin与轴蛋白(axin)、糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase- 3β，GSK-3β)、结直肠腺瘤性息肉基因(adenomatous polyposis，APC)组成的降解复合物稳定性，阻止β-catenin磷酸化降解，使β-catenin在细胞质内浓度升高，继而转入核内与T细胞转录因子/淋巴样增强因子(T-cell factor/lymphoid enhancingfactor，TCF/LEF) 相互作用，激活 Wnt /β-catenin信号通路，最终活化下游靶基因的表达。

circRNA可通过调节Wnt/β-catenin信号通路影响各种疾病的进展[9]。hsa_circ_0017247和circ-SOX4分别通过激活Wnt/β-catenin信号通路作为膀胱癌和非小细胞肺癌的致瘤因子[10]。Map等[11]认为，hsa_circ_0005615通过海绵清除mir149-5激活Wnt/β-catenin通路，促进了结直肠癌细胞的恶性进展。此外，体内实验还表明，circ_0082182通过mir-411或mir -1205介导的Wnt/β-catenin通路的激活促进了肿瘤的发生和上皮间充质转化过程。circTET1通过吸收视网膜母细胞瘤中的mir-492/mir-494-3p来灭活Wnt/β-catenin通路[12]。

2 circRNA通过WNT信号通路发挥的生物学作用及其机制

2.1 参与细胞增殖近年来一些CircRNA借助WNT/β-catenin信号通路在细胞增殖中发挥的作用也被越来越多的学者重视。Huang 等[13]研究表明，过表达hsa_circ_104348可通过靶向激活mir-187-3p /RTKN2轴并激活Wnt/β-catenin通路来促进肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭，抑制细胞凋亡，Rhotekin被认为是含有rho结合域的某些蛋白质的成员，下调RTKN2(Rhotekin 2)可抑制细胞周期相关蛋白水平，抑制细胞侵袭，诱导细胞凋亡，hsa_circ_104348 可通过mir-187-3p或者直接作用于RTKN2并激活Wnt/β-catenin通路使肝癌细胞的增殖、侵袭、凋亡的能力发生改变[5]。Guan等[13]的研究通过一系列实验证实了mir-195-5p与Axin2的靶向关系，circ_0038718可以通过下调mir-195-5p来影响结肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭。Axin2是Wnt信号通路的直接靶点，并通过一个负反馈环来限制Wnt信号的持续时间和或强度[14]。故而得出circ_0038718可以通过下调mir-195-5p靶向控制Axin2的表达，抑制Wnt/β-catenin信号通路，从而抑制结肠癌细胞的增殖和肿瘤形成。

2.2抑制细胞凋亡Circ-CLIP2通过海绵吸收mir-195-5p促进胶质瘤细胞增殖，抑制其凋亡，从而上调HMGB3，激活Wnt/β-catenin信号通路[15]。circ - ABCB10通过调节mir-1271介导的Capn4/Wnt/β-catenin信号通路促进细胞增殖和侵袭，抑制凋亡[16]。circ-SMAD55通过WNT/β-catenin信号通路调节细胞周期，抑制细胞增殖和细胞凋亡[17]。Zhou等[17]通过挽救实验验证了circ-PTK2与mir-638介导的MEK/ERK和WNT/b-catenin信号通路的相互作用。与正常浆细胞相比，大多数多发性骨髓瘤细胞系中Circ-PTK2过表达。过表达circ-PTK2促进U266细胞增殖和迁移，抑制细胞凋亡，但不影响细胞侵袭;下调circ-PTK2在LP-1细胞中产生相反的效果。

2.3调控上皮间充质转化过程上皮间充质转化(epithelial mesenchymal transformation，EMT)是上皮细胞获得迁移和侵袭能力并具有间充质特征的生物学过程[18]。通过检测EMT相关蛋白(anti-EMT echerin和pro-EMT N-cadherin)，发现结直肠癌细胞中敲低circ_0082182会阻碍EMT过程。Circ_0082182可作为直肠癌转移的诊断靶点，其表达下调可能抑制直肠癌的进一步转移[19]。circ_0082182通过海绵阻断mir-411或mir-1205激活Wnt/β-catenin通路，从而延缓直肠癌的肿瘤发生和转移。Liu等[20]结果表明,circ_0119872作为mir622的分子海绵，削弱其对下游靶基因G3BP1的抑制作用，进而激活Wnt/β-catenin和mTOR信号通路，促进葡萄膜黑色素瘤细胞的转移潜能。SRY-box转录因子2(SRY-box transcription factor 2，SOX2)诱导的circ_0026628海绵吸收mir-346并招募FUS蛋白增加Sp1转录因子(Sp1 transcription factor, Sp1)作为一种序列特异性的DNA结合蛋白，积极参与细胞内基因的转录。触发下游Wnt/β-catenin通路，促进结肠癌进展[21]。在结直肠癌进展和转移中mir-576-5p直接与hsa_circ_0001666结合，作为mir-576-5p的负调节因子原钙粘附因子(Protocadherin10，PCDH10)直接参与了EGFR/AKT/β-catenin信号通路的负调控[22]，从而抑制了结肠癌细胞的EMT和干细胞性[23]。抑制circ_0082835和EZH2可抑制黑素瘤细胞的增殖、侵袭和迁移，调节细胞周期水平，抑制Wnt/β- catenin，降低EMT[24]。

2.4影响细胞分化骨髓间充质干细胞是肿瘤微环境中必不可少的基质细胞[25]，骨髓间充质干细胞是起源于中胚层的成体干细胞。这些细胞具有自我更新和多向分化的潜能，可根据微环境分化为各种间充质组织，并可迁移、定植、增殖和分化[26, 27]。可确定circ_0067680在成骨分化过程中在人骨髓间充质干细胞中过表达。circ_0067680的下调抑制了人骨髓间充质干细胞的成骨分化。此外，circ_0067680与mir-4429相互作用，调节CTNNB1的表达，编码β-catenin的CTNNB1被mir-214靶向并促进牙周韧带干细胞的成骨分化[28]。Huang等[29]的研究也发现CTNNB1是mir-4429的靶点。circ_0067680下调引起的CTNNB1表达下降被mir-4429抑制所挽救，从而通过激活Wnt/β-catenin信号通路参与人骨髓间充质干细胞成骨分化进程。Yao等[29]同样发现circ_0030167通过海绵化mir-338-5p增强Wif1表达，抑制Wnt8/β-catenin通路，从而抑制胰腺癌细胞的干细胞性和肿瘤进展。

2.5参与药物耐药许多药物耐药已成为许多疾病治疗过程中的一项难点，近年来circRNA在药物耐药中所发挥的作用或为解决这一问题提供新的思路。Circ0003418在肝癌中不仅具有抗肿瘤作用，而且通过抑制Wnt/β-catenin通路，促进肝癌细胞对顺铂的敏感性[30]。circRNA-SORE的机制研究发现，通过作为microRNA海绵，隔离mir-103a-2-5p和mir-660-3p，从而激活Wnt/β-catenin通路，诱导索拉非尼耐药[31]。Hsa_circ_0004674通过调控mir-342-3p/FBN1轴，通过Wnt/β-catenin通路促进骨肉瘤的阿霉素耐药[32]。

2.6参与氧化应激反应氧化应激(oxidative Stress，OS)是指体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态，倾向于氧化，导致中性粒细胞炎性浸润，蛋白酶分泌增加，产生大量氧化中间产物，在多种器官损伤中发挥重要作用。Xu等[33]研究发现，CircAKT3通过调节mir-144-5p/Wnt/β-catenin通路和氧化应激参与肾损伤(renal ischaemia-reperfusion，RI)的进展。CIRC-AKT3在RI大鼠中通过海绵状结合mir-144-5p并降低其表达，促进细胞凋亡率并激活Wnt/β-catenin信号通路，进而增加了RI大鼠模型的氧化应激水平。Zhang等[34]的实验验证了CIRC-ITCH可通过抑制H2O2诱导的心肌细胞凋亡来保护心肌细胞，过表达mir-17-5p可逆转上调的CIRC-ITCH功能。通过Wnt/β-catenin信号通路上调细胞凋亡，抑制细胞活力，增加心肌细胞的损伤。

2.7影响血管形成血管形成是肿瘤生长、转移的重要过程，Meng等[35]的研究发现,CIRC_0082375基因敲除通过调节mir-485-5p/WNT7b轴抑制胶质瘤生长，促进胶质瘤细胞的恶性转化、血管生成和糖酵解，从而促进胶质瘤的发展。Chen等[35]的研究发现,CIRC-GLI1通过p70S6K2依赖的Hedgehog/GLI1和Wnt/β-catenin通路上调Cyr61，从而加剧黑色素瘤的转移和血管生成。

3 结 语

综上所述，circRNA调控Wnt/β-catenin信号通路在调节细胞增殖，细胞凋亡，细胞侵袭、迁移、调控上皮间充质转化过程，细胞分化，药物耐药，氧化应激反应，血管形成等方面均具有强大作用，并且通过这些相应的功能参与多种疾病的发生、发展。circRNA所具有的的稳定性、特异性、保守性的特征及其丰富的生物血功能很有可能会使他成为各种疾病治疗的新的靶点，但目前对于circRNA通过调控Wnt/β-catenin信号通路及其他各种信号通路在不同疾病中作用的研究空间仍然相对较大，相信随着研究方法的进步及对研究的深入，circRNA对多种疾病的发生机制的揭示会逐步深入，也必将为更多疾病的诊断、治疗及预防发挥重要作用。