长链非编码RNA HOTAIR在肝癌细胞生物学行为中的调节作用及其机制研究进展

冉紫晶，叶青，赵敏，张诗琬，梅小平

川北医学院附属医院感染科，四川南充 637000

肝细胞癌是发病率与病死率均较高的消化系统肿瘤，具有治疗效果差及预后差的特征。目前肝细胞癌发生的确切分子机制仍有待探索［1］。长链非编码RNA（LncRNA）为一类超过200 个核苷酸长度的非编码RNA，多表达于细胞核内或胞质中，无转录为蛋白质的功能，其曾一度被认为是“无用序列”［2］。近年相关研究结果显示，LncRNA 与多种肿瘤及免疫疾病的发生发展关系密切，特别是在肝细胞癌等肿瘤的生物学表观表现及调控方面扮演着重要角色，其在肝细胞癌等肿瘤疾病中呈现出失衡性表达。相关研究［3］结果显示，LncRNAs HOTTIP、H19、HOTAIR、HOXA13、肺腺癌转移相关转录子1 与肝细胞癌的发生关系密切。HOTAIR 主要通过染色体水平调节、基因标记、表观修饰、转录、核质转运、编辑及翻译等多模式发挥其生物学调节作用，并与肝细胞癌的发生、发展密切相关。HOTAIR 基因在肝细胞癌组织、癌旁组织、血液组织中出现失衡性表达，其能通过改变细胞染色质状态，从而调节靶基因水平表达，进而在肝癌细胞增殖、侵袭、转移与凋亡等方面发挥调控作用。LncRNA HOTAl 在肝癌细胞生物学行为中的调节作用及其机制成为近年研究热点，且取得不少研究成果，现综述如下。

1 HOTAIR 在肝癌细胞活化与增殖中的促进作用及其机制

叉头框转录因子C1 是转录因子FOX 超家族成员之一，其作为HOTAIR 活化的恶性肿瘤驱动因子，通过与HOTAIR 的上游靶位相结合，活化并促进HOTAIR水平高表达；肿瘤抑制因子miR-1在直接与HOTAIR 序列中的靶位点结合后对HOTAIR 水平表达发挥了负向调控作用；miR-1对HOTAIR的致癌活性发挥了抑制作用［3］。

目前已有研究［4］发现，HOTAIR 在与PRC2 结合后以反式作用激活并使相应靶基因甲基化，从而抑制下游靶基因的转录作用。在众多PRC2 转录抑制复合物中，SUZ12 是一个不可或缺的亚基，HOTAIR水平高表达时可使SUZ12 和ZNF198 的有丝分裂polo样激酶1（Plk1）依赖性泛素化，从而导致Plk1介导的蛋白质降解能力明显提高，随着SUZ12 和ZNF198 的表达水平下降，HOTAIR 与Plk1 表达水平上调，组蛋白修饰改变，导致X/原癌基因（c-myc）在人类HBV 相关肝细胞癌中的Plk1 和HOTAIR 水平过表达，从而促使正常肝细胞向肝癌细胞转化，诱导促进了HBV 介导下的肝细胞癌的发生发展及肝癌细胞的活化，提示HBV 复制可能通过诱导和促进HOTAIR 和Plk1 水平高表达，从而促进肝癌细胞的活化与增殖。有研究［5］结果显示，HOTAIR可通过与微小RNA-148b（miR-148b）竞争性结合后使miR-148b不能抑制DNMT1的水平表达，导致DNMT1水平过表达，DNMT1 可抑制长链非编码RNA 母系表达基因3（lncRNA MEG3）、p53 水平表达，从而促进肝癌细胞活化与增殖，同时HOTAIR也能促进PRC2与MEG3启动子相结合而抑制MEG3 表达，从而诱导和促进肝癌细胞的激活与增殖［6］。卢亚男等研究发现，丙酮酸激酶M2 可促进HOTAIR 过表达，提高肝癌细胞中抑癌基因P63 区域组蛋白的甲基化修饰能力，其通过抑制肝癌细胞中P63 基因转录活性和水平表达，诱导和促进肝癌细胞恶性增殖与活化。

2 HOTAIR 在肝癌细胞侵袭与转移中的促进作用及其机制

RBM38 为RBP 中RNA 识别基序（RRM）家族的成员之一，其基因表达于20q13 号染色体上。有研究结果显示，肝细胞癌组织中RBM38的水平表达较其癌旁组织中RBM38水平低，提示低表达的RBM38也可诱导和促进肝癌细胞的侵袭与转移，其高表达的RBM38 蛋白水平对肝癌细胞的侵袭与转移发挥了抑制作用。HOTAIR 与RBM38 的表达呈负相关，HOTAIR 能够抑制RBM38 水平，提示HOTAIR 和RBM38 在肝细胞癌的发生发展中以不同的调节模式调控了肝癌细胞的转移和侵袭，从而影响肝细胞癌的发生发展。

有研究［7］发现，HOTAIR 作为内源RNA，通过竞争同种miRNA 发挥作用，进而完成自身间的相互作用及参与靶基因的水平表达调节；ncRNA HOTAIR作为竞争性内源RNA 物质，可通过“海绵效应”募集并结合miRNA 来抑制其水平表达，进而促进肝细胞癌变的发生与发展。研究［6］发现，微小RNA-23b-3p（miR-23b-3p）为HOTAIR 的靶标之一，在肝癌组织及肝细胞株中HOTAIR与miR-23b-3表达呈负相关，HOTAIR 与miR-23b-3p 通过海绵样结合以促进上皮—间质转化（EMT），从而诱导和促进了肝癌细胞的增殖、侵袭和转移。EMT 的激活作为肝细胞癌发生增殖、侵袭与转移的关键标志之一，其主要是通过上皮细胞失极性而向运动型间充质表型转化；在EMT活化时，可使肝癌细胞具有转移与侵袭能力，并对厌氧环境产生抵抗能力。EMT 发生的重要特征包括分泌酶对于细胞外基质（ECM）的降解（如基质金属蛋白酶对ECM 的降解）、Ecadherin 蛋白水平表达下调、间充质标志物（N-cadherin，Vimentin）蛋白水平高表达、调控EMT 的相关转录因子（Snail，Zeb，Twist）的水平变化等。已有研究发现，多数LncRNA可通过调节EMT 相关的转录因子水平变化来影响EMT 的发生过程和肝癌细胞侵袭、转移过程。张婧婧等［8］研究发现，HOTAIR、miR-214表达水平变化可对肝癌细胞HepG2 的侵袭与转移能力发挥调节作用，同时miR-214也对HOTAIR 和磷脂酰肌醇3激酶调节亚基3（PIK3R3）的转录活性产生调节作用，并认为HOTAIR 可通过miR-214 调控PIK3R3 的水平表达，从而诱导和促进肝癌细胞侵袭和迁移能力的提高。有研究［9-10］结果显示，HOTAIR 可通过双向结合，使其5’端结构域结合PRC2，3’端结构域与赖氨酸特异的去甲基化酶/REST/ RE1 沉默转录因子阻遏物复合体结合，使组蛋白甲基转移酶中高度保守SE结构域染色体H3组蛋白27位赖氨酸三甲基化及H3 组蛋白第4 位赖氨酸去甲基化，定位至特定的HOX 基因位点，沉默其表观遗传学，进而促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。研究［11］还发现，沉默HOTAIR 还可靶向调控血管内皮生长因子/血管内皮生长因子受体信号通路而抑制肝细胞癌的增殖及侵袭力，这为肝细胞癌的临床治疗提供了潜在治疗的新靶点。

3 HOTAIR 在肝癌细胞凋亡中的抑制作用及其机制

通过凋亡路径的程序化细胞死亡可阻止癌症发展，各种外部和内部因素的影响都可导致细胞凋亡程序的活化与终止。叶平等研究发现，当HOTAIR 过表达时，LNSCs 细胞的增殖及迁移能力增强，凋亡减少。也有研究［12］发现，HOTAIR 可调控miR-217-5p 活化磷酸化—磷脂酰肌醇3-激酶/磷酸化—苏氨酸蛋白激酶/基质金属蛋白酶-2/9 信号通路，促进肝癌细胞增殖、迁移和EMT 转化的发生，抑制癌细胞凋亡。郑心子的研究发现在转染了sh-HOTAIR 质粒的两种细胞中，促凋亡蛋白Bak 水平表达显著升高，凋亡相关蛋白B 细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）和髓样细胞白血病-1（MCL-1）水平表达降低，提示敲低HOTAIR 可诱导肝癌细胞发生线粒体诱导的细胞凋亡。有研究［13］提示，HOTAIR 能够通过调控miR-125a-5p 的表达水平，进而抑制肿瘤细胞凋亡。

体外实验［14］结果显示，沉默HOTAIR 水平表达可促进肝癌细胞凋亡，抑制其增殖。体内实验［15］结果显示，HOTAIR 水平过表达可促进肿瘤细胞的恶性潜能，沉默HOTAIR 基因后可使磷酸化信号转导和转录激活因子3（STAT3）的水平低表达，并可抑制肝癌细胞增殖和侵袭，促进肝癌细胞凋亡。高建芝等［16］研究发现，在对裸鼠分别接种人肝细胞癌HepG2 细胞株、转染空白序列的人肝细胞癌细胞株HcpG2 以及转染si-HOTAIR 人肝细胞癌细胞株HepG2 后，其肝癌细胞的凋亡率及肿瘤组织中Bcl-2、胱天蛋白酶-3（caspase-3） mRNA 水平变化明显，转染si-HOTAIR 的肝癌细胞凋亡率升高，转染si-HOTAIR 后癌组织内Bcl-2 下调，提示沉默HOTAIR 基因后，Bcl-2 水平下调及caspase-3 水平上调，从而促进了肝癌细胞凋亡。以上研究提示HOTAIR 可能作为肝细胞癌等肿瘤的诊断、潜在治疗靶点及预后评估的重要潜在生物学标志物之一。

综上所述，HOTAIR 在肝细胞癌可特异性绑定不同的组蛋白修饰复合物，如利用招募PRC2或LSD1 蛋白复合体增强其去甲基化能力，从而促进其在表观遗传学水平上诱导和促进肿瘤细胞增殖、凋亡或转移相关基因的产生。初步研究也发现，HOTAIR 表达水平与肿瘤大小、浸润深度、淋巴结与器官转移及肿瘤组织学分化和血管侵袭程度呈正相关系，目前的初步研究结果提示，HOTAIR在肝细胞癌等肿瘤诊断、靶向治疗及转移判断和预后评估等方面有望成为一种潜在生物学分子标志物之一和靶点。但目前对于HOTAIR 的研究尚处于起步阶段，HOTAIR 是否还可以通过其他信号通路或靶点来对其生物学功能进行调节尚需深入研究。在未来掌握了HOTAIR 与肝细胞癌的作用机制及功能后，可针对HOTAIR 或其下游靶基因或可调控的信号通路的特异性小分子药物或抗体来精准治疗肝脏等肿瘤，为治疗恶性肿瘤提供潜在新思路，但同时在HOTAIR 精准治疗肿瘤同时是否对正常细胞和其他器官带来突变和影响有待进一步研究。