长链非编码RNA BCYRN1与相关疾病的研究进展①

李泳兴 马武华 王勇 庄月容 钟鸣

（广州中医药大学第一附属医院，广州 510405）

真核生物转录组全基因组分析的研究进展表明，人类基因组中高达90%被转录。然而，蛋白质编码基因的外显子仅覆盖基因组的2.94%，其余的转录为非编码RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）［1］。根据核苷酸长度，调控性ncRNAs一般分为两类。少于200个核苷酸通常被称为小非编码RNA（short/small non-coding RNAs），包括microRNAs（miRNAs）；大于200个核苷酸的被称为长链非编码RNA（long non-coding RNAs，lncRNAs）［2］。lncRNAs可通过调节蛋白质的表达在多种生物学过程中发挥重要作用，随着近年来对lncRNAs研究的不断加深，lncRNAs与疾病相关的新证据和机制被不断发现，有助于帮助人们更好地理解相关疾病的病因和治疗机制［3］。

lncRNA在许多疾病中都起着重要作用。脑细胞质RNA1（brain cytoplasmic RNA1，BCYRN1，也称作BC200）是一种含有200个核苷酸的长链非编码RNA，由位于人类2号染色体上钙调蛋白2（CALM2）和上皮细胞黏附分子（EPCAM）的蛋白质编码基因之间的基因位点转录而来。在大脑中高水平表达，同时在多种肿瘤中表达增高［4］。本文主要对BCYRN1与神经系统、呼吸系统和肿瘤等疾病的相关机制进行综述。

1 BCYRN1相关结构特点与功能

PATRYCJA等［5］在基于实验和生物信息学共同验证人类BCYRN1的二级和三级结构时发现BCYRN1的二级结构被分解为27个结构基序（包括内部3通和4通的连接环、11个环、3个茎和1个单链）。RHAU是一种依赖ATP的RNA解旋酶，对DNA和RNA中的四倍体结构具有很高的亲和力。BOOY等［6］已鉴定出BCYRN1是在RHAU免疫沉淀的基础上特别富集的。BOOY等［7］在蛋白质/RNA相互作用位点用一系列RNA截断变短试验进行定位，揭示了涉及5'Alu域、富含3'A或富含3'C区域的3种不同的相互作用模式。进一步分析发现了CSDE1（cold shock domain-containing E1，包含E1的冷休克域）和BCYRN1之间的直接相互作用以及丝氨酸/苏氨酸激酶受体相关蛋白（serine/threonine kinase receptor associated protein，STRAP）通 过 与CSDE1异源二聚化间接结合到BCYRN1上。综合分析发现，BCYRN1核糖核蛋白与CSDE1具有相互调节功能。

BCYRN1的功能主要是作为调节剂在神经元树突后抑制翻译过程起作用，JANG等［8］对BCYRN1进行了系统的区域解剖分析，并研究了不同RNA变体在体外抑制荧光素酶mRNA翻译的能力。研究发现，由部分Alu结构域以及富含A/C的结构域组成的111~200个核苷酸区域对于翻译抑制最为有效。富含A、富含A/C和Alu的单个结构域可以增强翻译，但是每个域的翻译水平不同，并且这些增强作用表现为依赖于5'端帽的翻译。

KIM等［9］在研究BCYRN1的生物合成时发现BCYRN1 RNA的高效转录需要内部和上游启动子元件。此研究通过缺失分析发现上游-100 bp区域对HeLa细胞BCYRN1 RNA的瞬时转录至关重要，通过瞬时转染实验发现外源性BCYRN1 RNA启动子的转录活性随癌细胞类型的不同而发生变化。BCYRN1转录复合物与上游100 bp序列中的一个广泛区域相互作用，至少存在两个转录因子结合位点，位于-100和-36之间的位点以及位于-35和-6之间的位点。后一个结合位点与下游的内部启动子紧密相关。

在 肿 瘤BCYRN1的 研 究 中，SHIN等［10］发 现BCYRN1 RNA可能在癌细胞中被修饰，转变为具有肿瘤特性BCYRN1 RNA。此研究发现，BCYRN1 RNA序列由于在内部富含A的区域插入多个腺嘌呤核苷酸，在癌细胞中具有高度异质性。腺嘌呤核苷酸的插入增强了BC200 RNA介导的翻译抑制。

2 BCYRN1与相关系统疾病

2.1 BCYRN1与神经系统相关疾病BCYRN1是源于脑细胞质的RNA，因此BCYRN1与神经系统疾病密切相关，包括胶质瘤、星形细胞瘤、帕金森病、脑卒中和阿尔茨海默病（alzheimer's disease，AD）等神经系统疾病。

BCYRN1基因的上调可促进胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。研究表明BCYRN1在体外促进胶质瘤细胞增殖、侵袭和迁移。从机制上讲，BCYRN1在胶质瘤中的表达上调，就像海绵一样隔离内源性肿瘤抑制因子miR-125a-5p并进一步增加其内源性靶点TAZ的表达。YU等［11］研究表明BCYRN1是一种新的癌基因，也是胶质瘤治疗的新靶点。LIU等［12］研究认为，BCYRN1的表达下调与人脑胶质瘤细胞的坏死相关。ZHENG等［13］使用Subpathway‑LNCE的方法（专门设计用来识别lncRNA在疾病中竞争性调节功能的方法），鉴定出BCYRN1为有效的脑卒中生物标志物。ZHANG等［14］通过体外敲除和过度表达BCYRN1来研究细胞周期蛋白D1（CCND1）的生物学功能，研究发现BCYRN1通过影响细胞周期蛋白D1从而影响星形细胞瘤的病理分级和增殖活性。

MARKI等［15］研究发现位于BCYRN1基因下游的rs13388259基因间多态性的稀有等位基因在帕金森病患者中的频率明显高于对照组。rs13388259多态性可能干扰转录因子HNF4A的结合亲和力，导致靶基因如BCYRN1的异常表达。约有50个基因与帕金森病的发病机制有关，其中BCYRN1的表达差异较明显。

越来越多研究证明BCYRN1表达的改变与AD相关，有研究发现，BCYRN1在正常衰老大脑额叶皮质中下降，而在AD患者中增加，发病的严重程度随着BCYRN1水平的增加而增加［16］。BCYRN1的上调与对应的大脑功能区域相关，同时与临床痴呆症评分相符，这些区域的相对BCYRN1表达量随着AD的进展而增加。在疾病晚期，BCYRN1在核周通常呈簇状分布，表现出树突的丢失伴随着BCYRN1在体细胞中过度表达。BCYRN1的定位改变和过度表达可能是由AD神经元突触树突退化的反应性代偿改变导致［17］。

2.2 BCYRN1与呼吸系统相关疾病BCYRN1在呼吸系统里的研究主要局限在支气管哮喘和肺癌等疾病上。lncRNAs通过调节蛋白质的表达在多种生物学过程中发挥重要作用。支气管哮喘是一种影响全球众多人群的慢性气道炎症性疾病，具有慢性气道炎症和气道重塑的免疫病理学特征。气管平滑肌是气道重塑的重要机制之一。BCYRN1在原发性气管平滑肌细胞中调节失衡，可能起到miRNA“海绵”的作用［3］。BCYRN1基因过度表达增加了大鼠哮喘模型中的气管平滑肌细胞增殖和迁移。通过RNA下拉实验和RIP分析，发现BCYRN1可以通过提高瞬时受体电位1（TRPC1）的稳定性来上调TRPC1的蛋白水平［18］。张晓宇等［19］发现哮喘组大鼠气管平滑肌细胞中BCYRNl相对表达水平显著高于对照组，PDGF-BB处理的气管平滑肌细胞中BCYRN1相对表达水平也显著高于对照组，下调BCYRN1表达可以降低哮喘大鼠的吸气阻力和呼气阻力。ZHANG等［20］通过研究哮喘大鼠气道平滑肌细胞增殖和迁移的影响机制发现miR-150抑制BCYRN1的表达，同时在转染miR-150抑制剂的气管平滑肌细胞实验中得到了证实。而五味子素B增加miR-150的表达，降低BCYRN1的表达，miR-150可抑制BCYRN1的表达，即五味子素B可以通过miR-150调节BCYRN1。此研究表明BCYRN1在哮喘气管平滑肌细胞的异常增殖和迁移中发挥重要作用。

BCYRN1在非小细胞肺癌（NSCLC）组织和细胞中高表达。曾晓等［21］以74例非小细胞肺癌患者作为研究对象，采用实时定量PCR方法检测两组人群血清中BCYRN1的表达。发现BCYRN1在NSCLC患者血清中高表达，并且高表达BCYRN1与NSCLC患者不良预后密切相关，可作为NSCLC的新型生物标志物和诊断靶标。在分子机制上，LANG等［22］研究发现，BCYRN1通过调节非小细胞肺癌的miR‑149/PKM2轴促进糖酵解和肿瘤进展。BCYRN1诱导非小细胞肺癌细胞糖酵解并上调丙酮酸激酶M1/2（PKM2）的表达水平。此外，BCYRN1可调节miR-149的表达水平，miR-149抑制剂减轻了si-BCYRN1对葡萄糖消耗和乳酸生成的影响。BCYRN1基因敲除和miR-149的过表达可抑制了这两个过程。研究发现BCYRN1通过调节miR-149和PKM2参与非小细胞肺癌的糖酵解、增殖和侵袭。GAO等［23］研究发现lncRNA BCYRN1通过PI3K/AKT途径调节非小细胞肺癌细胞的增殖和顺铂耐药性。

2.3 BCYRN1与肿瘤以前的研究认为，BCYRN1除了灵长类动物的神经系统外，在正常组织中没有检测到［24］，但是近年来随着对BCYRN1研究的深入，发现其不仅在神经系统组织检测到，在某些肿瘤和其他疾病组织中也检测到其表达的增高。在肿瘤中，除了以上提到的肺癌外，还发现在胃癌、宫颈癌、乳腺癌、大肠癌、肝细胞癌和口腔鳞状细胞癌等肿瘤组织中BCYRN1的表达也是升高的［25］。SHIN等［26］认为BCYRN1已成为一种新兴的肿瘤治疗靶点和诊断标志物。

在BCYRN1启动子区有一个癌基因c-MYC结合位点，HU等［27］研究中发现，在非肿瘤肺组织中观察到低水平但可检测到的BCYRN1。BCYRN1作为c-MYC的靶基因，通过一条未知的途径介导非小细胞肺癌细胞株A549的迁移和侵袭。BCYRN1在一定程度上影响了基质金属蛋白酶MMP9和MMP13的表达，从而介导了非小细胞肺癌细胞的迁移和侵袭。

LU等［28］研究发现早期胃癌组织与血浆中BCYRN1的表达水平呈显著正相关，研究提示BCYRN1可作为早期胃癌的潜在诊断标志物。REN等［29］研究发现BCYRN1在胃癌样本中显著上调，其表达与肿瘤TNM分期晚期和肿瘤大小呈正相关。在功能上，用siRNA敲除BCYRN1后可抑制胃癌细胞株AGS细胞增殖，使细胞分裂停止在G1/G0细胞周期，并且增加细胞凋亡，降低AGS细胞的迁移能力。研究表明BCYRN1的高表达是胃癌进展中的潜在风险因素，并可能成为胃癌的潜在治疗靶点。

研究发现BCYRN1在宫颈癌组织中表达上调。PENG等［30］在3种人宫颈癌细胞系（SiHa、HeLa和CaSki）中也检测到BCYRN1水平升高，小干扰RNA（siRNA）转染HeLa细胞后，BCYRN1的表达受到抑制。BCYRN1的沉默显著降低了细胞活力和运动能力。同时，使用荧光素酶报告分析发现BCYRN1和miR-138之间有靶向关联。在裸鼠体内实验证实BCYRN1 siRNA能够抑制肿瘤生长、降低金属蛋白酶2（MMP-2）和血管内皮细胞生长因子的表达以及升高miR-138的表达水平。这些结果表明lncRNA BCYRN1通过靶向调控miR-138促进宫颈癌的增殖和侵袭。

MARIA等［31］对有生育经历的和无生育经历的绝经后女性的正常乳腺进行测序分析，发现BCYRN1在未生育妇女的乳腺细胞中以及乳腺癌细胞中表达增加，在体外实验中发现过表达BCYRN1时乳腺癌细胞增殖、迁移和侵袭增加，在体内实验中过表达BCYRN1时会增加肿瘤的大小。

BCYRN1在大肠癌中表达明显上调，高表达的BCYRN1促进了大肠癌患者的肿瘤转移，预后较差。YU等［32］在体外研究发现，小干扰RNA si-BCYRN1下调BCYRN1表达可显著抑制大肠癌细胞的侵袭和迁移，BCYRN1是参与大肠癌进展的一个新的因子，是一个潜在的生物标志物和治疗靶点。

BCYRN1与肝癌患者生存率降低有关，并促进肿瘤细胞的生长和转移。TAN等［33］研究发现肝细胞癌组织中BCYRN1的表达水平高于癌旁组织，BCYRN1对肝癌细胞株HepG2细胞的增殖和迁移有影响。同时，BCYRN1影响c-Myc蛋白的表达，BCYRN1的过度表达降低了Bcl-xL蛋白的表达，增加了Bax蛋白的表达。这项研究提示BCYRN1可能在肝癌中起重要作用。DING等［34］进行了一系列实验，表明BCYRN1的过度表达显著加快了肝细胞癌细胞的生长、克隆形成和运动能力。MING等［35］采用微阵列数据挖掘、计算生物学和实验验证相结合的综合策略，发现BCYRN1在肝细胞癌中表达上调，其表达与肝细胞癌患者的肿瘤转移和生存率降低呈正相关，BCYRN1是一种潜在的诊断和预后的生物标志物，并为肝癌的病因研究提供了一个新的视角。

2.4 BCYRN1与其他系统疾病BCYRN1与其他系统疾病的相关研究也主要集中在对应的肿瘤研究上，除了肿瘤外，还有少数如精神疾病、免疫系统疾病等研究。MIR等［36］对一群多种神经精神疾病患者进行基因分型，其中发现53例缺陷多动障碍（ADHD）与BCYRN1的表达异常有关。同时，ILHAM等［37］发现BCYRN1与自身免疫性疾病（系统性红斑狼疮）的发病机制相关。在PETRA等［38］的研究中，恒河猴接种了人类变种Creutzfeldt-Jakob病（vCJD）的病毒，尽管恒河猴病毒感染严重，但是发现BCYRN1的转录和编辑并未受到影响，因此，BCYRN1与病毒感染相关研究结论仍然不明确。

3 总结

近年来随着长链非编码RNA研究的不断加深，相关研究发现BCYRN1在肿瘤、神经系统疾病、呼吸系统疾病等相关疾病中高表达以后，BCYRN1在以上疾病的重要性及相关作用机制被逐步发现。不断有新的研究发现BCYRN1可作为疾病早期诊断和治疗的靶点，但具体作用机制仍然相对缺乏或不够明确，需要进行更多更深入的研究。