NOVA1在肿瘤发生、发展中作用的研究进展

杜利莉,吴刘成

恶性肿瘤严重危害人类健康,有多种因素参与其发生、发展,包括基因改变、慢性炎症、环境影响等。研究显示,RNA结合蛋白通过调控剪接等多种作用机制影响肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭,促进肿瘤发生、发展,成为新的生物学标志物和治疗靶点[1]。本文现就神经-肿瘤腹侧抗原1(neuro-oncological ventral antigen 1, NOVA1)在肿瘤中的研究进展进行综述,以期为肿瘤的早发现、早诊断、早治疗提供新思路。

1 NOVA1的结构与功能

NOVA最初被发现是副肿瘤性斜视性眼肌阵挛-肌阵挛-共济失调(paraneoplastic opsoclonus-myoclonus-ataxia, POMA)的抗原,有NOVA1和NOVA2两个成员。1993年NOVA1首先被发现[2],随后Yang等[3]利用抗血清实验发现NOVA2。中枢神经系统中NOVA1主要表达于间脑、脑干和脊髓腹侧的运动神经元中,而NOVA2主要表达于大脑皮质、海马、脊髓背侧神经元中[3-4]。

NOVA1含有3个RNA结合KH结构域,其功能为调控RNA剪接,成为第1个被确认的哺乳动物神经特异性剪接因子。KH1参与RNA识别,KH2参与蛋白质-蛋白质作用,KH3是NOVA1与pre-mRNA结合的关键结构域,含有3个α螺旋和3个反向平行的β折叠,按S1-H1-H2-S2-S3-H3的方式进行排列[5-6]。在H1-H2之间存在由Gly-X-X-Gly构成的不变环,是NOVA1与RNA结合的部位。NOVA1的作用机制是通过KH结构域与pre-mRNA的YCAY(Y为嘧啶,U或C)基序结合参与mRNA剪接调控,而YCAY位置决定NOVA1的剪接作用、结果[7]。文献报道“CA”是YCAY基序中的核心部分,将YCAY突变为YAAY,能够消除NOVA1的剪接调控作用[8]。作者在前期研究中发现,NOVA1靶向结合UCAC基序可促进脊髓性肌萎缩症相关基因SMN2外显子7的列入,并通过定点突变证实“CA”为NOVA1靶向结合该基序的核心序列[9]。

NOVA1作为神经特异性剪接因子,对运动系统的发育和功能维持至关重要。NOVA1缺失小鼠出生时,神经元具有正常的形态发生和神经肌肉接头的轴突寻路,随后出现神经元凋亡、进行性运动功能障碍,并在出生后7～10天死亡[10]。NOVA1可调控剪接介导神经元迁移、轴突生长、导向、功能维持[11]。最新研究显示,靶向NOVA1可上调脑中GSH水平增加其神经保护活性[12]。富含于GAD2+抑制性神经元中的NOVA1缺失,也可影响下丘脑功能,包括产热降低、激素减少、焦虑多动等[13]。

2 NOVA1在各类肿瘤中的研究现状

近年研究发现NOVA1除参与神经系统发育功能维持,还在各类肿瘤中异常表达,与肿瘤发生、发展、预后密切相关。

2.1 胶质瘤Jin等[14]研究发现,胶质母细胞瘤(glioblastoma, GBM)中NOVA1上调与GBM增殖、迁移、侵袭密切相关,与肿瘤分期、大小、浸润深度显著相关;NOVA1可部分逆转miR-193a-5p介导的PTEN/PI3k/AKT通路对神经胶质瘤细胞的抑制作用。研究显示,可变剪接(alternative splicing, AS)事件与神经胶质瘤患者生存期、免疫细胞浸润有关,而NOVA1等剪接因子表达下调可导致神经胶质瘤存活率低[15]。总之,NOVA1可促进细胞增殖、迁移、侵袭或改变免疫细胞浸润加速胶质瘤进展,影响患者预后,可作为预测肿瘤发生和预后的分子学标志物、治疗靶点。

2.2 肺癌Ludlow等[16]报道非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)中敲除NOVA1可调控hTERT剪接缩短端粒,减少癌细胞的生长表型。Qu等[17]进一步发现,NOVA1表达与患者年龄、性别、组织学类型均无关,其高表达与低分化、晚期TNM分期、T分期、淋巴结转移显著相关,并可通过调控Wnt/β-catenin通路促进NSCLC细胞增殖、侵袭。NOVA1能够被肿瘤分化程度相关基因circ-UBR5结合,参与NSCLC中的RNA剪接调控[18]。此外,小细胞肺癌中NOVA1在细胞核中高表达,与肿瘤分期、淋巴结转移、脑转移、副肿瘤神经综合征显著相关,并与小细胞肺癌患者的低存活率密切相关[19]。因此,NOVA1有望成为多种类型肺癌的生物学标志物。

2.3 肝细胞癌Zhang等[20]发现NOVA1在肝细胞癌中高表达,与预后不良有关,并能调控GABAARγ2促进裸鼠皮下肿瘤生长。近期报道显示,NOVA1不仅促进肝细胞癌细胞增殖、迁移、侵袭,并在阿霉素耐药组织和细胞中高表达,通过逆转miR-3129-5p参与介导肝细胞癌阿霉素耐药[21]。此外,Zhao等[22]根据癌症基因组图谱数据库中的多组学综合分析发现,NOVA1突变在肝细胞癌组织中尤为频繁,提示NOVA1有可能成为肝细胞癌诊断和治疗的靶点。

2.4 结直肠癌多位学者根据生物信息学分析发现,NOVA1等甲基化驱动基因涉及多个生物过程,并与结直肠癌患者预后相关[23];3个与结直肠癌最为相关的m6A-SNP中包含NOVA1,且与结直肠癌中基因表达改变相关[24];发现与结直肠癌发生、发展密切相关的RNA结合蛋白NOVA1[25],提示其有可能成为结直肠癌重要的分子靶标。Hong等[26]发现NOVA1在结直肠癌细胞系和组织中高表达,且与结直肠癌低分化、TNM分期、淋巴结转移呈正相关,可独立预测结直肠癌的侵袭性和预后。另有研究表明,NOVA1可调控IL-6、SORBS2等介导的与结直肠癌进展相关STAT3、Notch信号通路,影响结直肠癌细胞增殖、侵袭[26-27],提示NOVA1是结直肠癌有价值的分子标志物和治疗的潜在靶点。

2.5 胃癌Li等[28]发现,沉默NOVA1可促进胃癌细胞EMT,其表达降低与淋巴结转移分期、总生存期缩短有关,可能是其治疗靶点。此外,AS介导胃癌进展,剪接因子NOVA1与预后不良的AS呈正相关,与预后良好的AS呈负相关[29]。文献报道NOVA1与胃腺癌预后模型中患者的总生存期相关[30],表明NOVA1可作为预测胃癌预后的生物学标志物。Kim等[31]早期研究发现,胃癌微环境中NOVA1表达抑制,导致部分调节性T细胞浸润减少、巨噬细胞浸润增加、肿瘤分期晚和总生存率差,提示NOVA1是胃癌中免疫细胞失调的关键因子。

2.6 骨肉瘤研究显示,NOVA1在骨肉瘤组织中表达水平高于癌旁组织,敲低NOVA1可抑制骨肉瘤细胞的生存力、集落形成、侵袭能力[32]。此外,NOVA1可与骨肉瘤肿瘤分期、患者生存密切相关的LncSNHG16-miRNA-146a-5p调控轴[33]或miR-582-5p[34]靶向结合,改变其生物学功能,发挥肿瘤抑制作用;提示NOVA1有望成为骨肉瘤治疗的靶点。

2.7 黑色素瘤研究显示黑色素瘤组织和细胞系中NOVA1表达上调,抑制NOVA1可促进参与调节细胞凋亡、自噬、肿瘤进展的FoxO3A表达,并抑制AKT表达影响肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭[35]。目前,NOVA1在黑色素瘤中的作用报道较少,其为黑色素瘤的诊治提供新思路。

2.8 胰腺神经内分泌肿瘤研究显示,胰腺神经内分泌肿瘤中剪接机制严重失调,关键剪接因子在肿瘤中过度表达,并与恶性特征相关。Pedraza-Arevalo等[36]发现,高表达NOVA1与体重减轻、原发性肿瘤坏死、Ki67增殖指标等密切相关。临床样本研究显示,NOVA1免疫染色可用于正确鉴别肿瘤与非肿瘤样本;沉默NOVA1可下调细胞周期调节因子CCND1和染色质重塑相关蛋白ATRX、DAXX、PTEN、PDK1,并显著增强关键治疗药物依维莫司的抗增殖作用。重要的是,这些被下调的基因或蛋白,是独立或协同驱动胰腺神经内分泌肿瘤进展的高频失调基因或通路[37]。综上所述,NOVA1能够靶向多种“癌基因”,可作为胰腺神经内分泌肿瘤新生物学标志物和治疗靶点。

2.9 头颈部鳞状细胞癌Kim等[38]研究发现,头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC)组织微环境中炎症免疫信号能够诱导NOVA1,其与T淋巴细胞、基质梭形细胞的表达状态相关。此外,CD8+T细胞相关基因CD8A、CD8B、EMT信号基因TWIST、SNAI1上调,SNAI2(SLUG)、TGFB1下调,均与NOVA1高表达显著相关。同时,NOVA1表达也与HNSCC解剖部位、患者预后相关,提示NOVA1有望成为HNSCC预后生物学标志物和治疗靶标。

3 结语

NOVA1作为神经特异性表达的RNA结合蛋白,能调节运动神经元存活、神经肌肉接头形态、功能等,参与神经系统发育、功能维持。大量研究表明,NOVA1在肿瘤中异常表达与临床病理特征密切相关,其调控肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭,参与肿瘤发生、发展。目前,NOVA1在众多肿瘤中的具体作用机制仍不明确,需积累更多病例进一步分析,为相关肿瘤的诊断治疗提供新靶点。