非编码RNA相互作用在胃癌中的研究进展

李彬彬, 肖娟, 伍石华, 曾雪梅, 张志伟

南华大学衡阳医学院 1.基础医学院肿瘤研究所,2.附属第二医院头颈外科,湖南衡阳421001;3.邵阳学院附属第二医院病理科,湖南邵阳422000

胃癌(gastric carcinoma,GC)是全球常见的恶性肿瘤之一,其发生与多种因素有关[1]。基因和表观遗传改变是GC发生的主要原因之一,但GC发生的分子机制尚不清楚。近年来,从分子水平探究GC的治疗有了新的突破,非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)在肿瘤中的作用及调控机制已成为了当今研究的热潮。ncRNA是指不能翻译成蛋白质的RNA总称,常见有相对分子质量较小的非编码RNA,如微小RNA(microRNA,miRNA);相对分子质量较大的非编码RNA,如长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA);特殊的非编码RNA,如环状RNA(circular RNA,circRNA)。本文总结了近年来circRNA、lncRNA与miRNA间相互调控的内源竞争性RNA对GC生物学行为的影响,为临床诊断和治疗提供新的思路或策略。

1 不同ncRNA的作用

1.1 miRNA对基因表达的调控作用

miRNA是一类短小的非编码RNA,其在基因表达调控中起重要作用。miRNA与RNA诱导沉默复合体的主要蛋白质AGO2结合。miRNA与信使RNA(messenger RNA,mRNA)的3′非翻译区(3′-untranslated region,3′-UTR)结合,诱导转录后基因表达调控。miRNA通过调节mRNA降解或抑制mRNA翻译,直接抑制其靶基因的表达,发挥抑癌基因或癌基因的作用,参与GC的发生发展[2]。

1.2 lncRNA在细胞中的主要作用

lncRNA是核苷酸数目超过200 bp,占ncRNA的80%以上。lncRNA可分为核lncRNA和细胞质lncRNA,大多数核lncRNA参与基因的表观遗传和转录调节,而细胞质中的lncRNA在翻译水平上起主要作用,参与胃癌的发生和发展。lncRNA参与许多重要的生物学过程调节,如染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内转运等[3]。

1.3 circRNA影响基因的表达调控

circRNA是反向剪接过程产生的,该过程是将下游的5′剪接供体位点与上游的3′剪接受体位点连接起来,形成单链共价闭合环。很多circRNA在转录、转录后和翻译水平上调控基因的表达。circRNA通过调节选择性剪接、作为miRNA海绵、对亲本基因的转录调控、隔离功能蛋白甚至编码蛋白;通过调控信号通路参与许多病理学过程,特别在肿瘤的生长、转移、复发和治疗耐药中起着重要作用。因此,circRNA既可以作为抑癌基因,也可以作为癌基因参与肿瘤的发生和发展[4]。

2 ncRNA在GC中的相互作用

2.1 circRNA在GC中的相互作用

2.1.1 circRNA参与GC的化疗耐药 顺铂是进展期GC患者化疗最主要的药物之一。circAKT3通过海绵吸附miR-198,促进靶基因PIK3R1表达,激活PI3K/AKT信号通路,增强GC细胞对顺铂的耐药性。PI3K/AKT通路失活可以逆转肿瘤细胞的耐药性,恢复肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。circAKT3可作为顺铂治疗GC患者的潜在治疗靶点[5]。自噬在GC细胞耐药机制中起重要作用,化疗药物诱导的异常激活的自噬,可以促进癌细胞的化疗耐药性。circCUL2通过海绵吸附miR-142-3p,促使ROCK2表达增加,进而抑制GC细胞的自噬,逆转对顺铂的耐药性。ROCK2可能是circCUL2通过miR-142-3p调节GC细胞自噬和耐药性的关键机制[6]。

2.1.2 circRNA影响GC细胞增殖、迁移和侵袭 circMTO1在GC细胞和组织中表达明显下调,其通过海绵吸附miR-199a-3p,上调其靶基因PAWR,抑制GC的进展[7]。在GC组织和细胞中circPDSS1和NEK2高表达,miR-186-5p低表达,circPDSS1能海绵吸附miR-186-5p,并调控NEK2的表达。circPDSS1作为miR-186-5p的海绵下调其表达,增加靶基因NEK2的表达,促进GC细胞增殖和细胞周期,抑制细胞凋亡[8]。

circFAT1(e2)在GC中表达下调,其不仅分布在GC细胞的胞质中,而且也在细胞核中分布。circFAT1(e2)在胞质中作为miR-548G的海绵,通过降低细胞质中miR-548G的水平,降低对靶基因RUNX1的抑制,阻止GC细胞增殖、迁移和侵袭[9]。circYAP1在GC中的表达显著降低,其低表达与患者预后不良有关。circYAP1表达海绵吸附miR-367-5p,上调靶基因P27Kip1的表达,抑制GC细胞的生长和侵袭,发挥抑癌基因的作用[10]。GC组织中过表达circLMO7通过海绵吸附miR-30a-3p,促进WNT2的表达。WNT2是一种分泌型糖蛋白,是miR-30a-3p的潜在靶基因。circLMO7通过影响WNT2/β-catenin通路,促进GC细胞的增殖、迁移和侵袭[11]。

circNF1通过海绵吸附miR-16,降低GC中miR-16水平。miR-16在多种肿瘤中发挥抑瘤基因作用。GC中circNF1过表达上调miR-16靶基因MAP7和AKT3的水平,使AKT磷酸化水平增高,促进GC进展[12]。miR-502-5p在GC组织中的表达下调。miR-502-5p过表达能降低NRAS表达,导致MEK1/ERK1/2信号失活,降低PCNA和MMP2表达水平[13]。circDLST过表达海绵吸附miR-502-5p,促进GC细胞的增殖、侵袭和转移[14]。

2.1.3 circRNA靶向多个miRNA GC中一个circRNA可以靶向多个miRNA,如circHIPK3既能海绵吸附miR-876-5p,也能吸附miR-107发挥促癌作用。circHIPK3通过海绵吸附miR-876-5p,下调miR-876-5p水平。circHIPK3通过下调miR-876-5p,上调靶基因PIK3R1的表达,促进GC细胞的增殖、迁移与侵袭。miR-107通过下调其靶基因BDNF,抑制GC发展。circHIPK3过表达还能海绵吸附miR-107,上调BDNF蛋白表达,促进GC细胞增殖和迁移[15]。

2.2 lncRNA在GC中的相互作用

2.2.1 lncRNA调节上皮间质转换过程 在GC组织中高表达的lncRNA PVT1通过海绵吸附miR-30a,上调靶基因Snail表达,抑制E-cadherin表达,促进N-cadherin和Snail的表达,诱导GC细胞发生上皮间质转换(epithelial mesenchymal transition,EMT)和转移[16]。lncRNA HOTAIR在GC中高表达,通过海绵吸附miR-1277-5p,上调靶基因COL5A1,促进GC细胞生长和转移[17]。lncRNA HOXC-AS1与eIF4AIII结合,相互抑制彼此在GC细胞中的表达。GC细胞中高表达的HOXC-AS1通过激活Wnt/β-catenin信号与eIF4AIII结合,沉默eIF4AIII表达,促进GC细胞增殖和EMT过程,抑制GC细胞凋亡[18]。

2.2.2 lncRNA参与糖酵解过程 乳酸脱氢酶-A(lactate dehydrogenase A,LDH-A)是糖酵解途径中的一个重要酶,可将丙酮酸代谢成乳酸。LDH-A表达与患者的较差预后相关。lncRNA H19在GC组织中高表达,通过海绵吸附miR-519d-3p,诱导LDHA表达,促进GC细胞糖酵解、增殖和免疫逃逸。另外,LDH-A可被miR-7或FOXO4负调控而表达下调,抑制GC的进展。因此,LDH-A未来可能成为新的GC治疗靶点[19]。H19表达上调与GC的淋巴结转移和TNM分期有关,并通过miR-22-3p/Snail1信号通路促进细胞生长和转移。lncRNA MACC1-AS1通过负调控miR-145-5p,抑制GC细胞活性氧的产生和细胞凋亡,促进脂肪酸氧化依赖的GC干细胞特性和化疗耐药[20]。

2.2.3 lncRNA调节GC细胞的增殖和迁移 PRL-3在GC中高表达,发挥癌基因的功能,促进GC的迁移和侵袭。lncRNA UCA1过表达通过海绵吸附miR-495,上调PRL-3表达,促进GC细胞的增殖、迁移和侵袭[21]。lncRNA HOXC-AS3在GC组织中高表达,HOXC-AS3与YBX1蛋白结合并相互作用,在转录水平上调控激活GC细胞中与细胞增殖和迁移相关的基因,如MMP7、WNT10B和HDAC5等,促进GC细胞的增殖和迁移[22]。FTX是一种高度保守的lncRNA,在GC中高表达,miR-215-3p与FTX在GC中的表达呈负相关。lncRNA FTX过表达通过与miR-215-3p竞争性结合,上调SIVA1表达,促进GC细胞的增殖[23]。

2.2.4 lncRNA参与GC耐药 lncRNA UCA1通过结合EZH2并激活PI3K/AKT通路,调节细胞凋亡,促进GC细胞对顺铂的耐药性[24]。lncRNA EIF3J-DT在GC耐药细胞中高表达,通过直接结合增加ATG14 mRNA的稳定性和海绵吸附miR-188-3p,抑制ATG14 mRNA的降解,上调ATG14的表达。ATG14通过抑制细胞凋亡和激活自噬增强化疗耐药性。因此,EIF3J-DT-miR188-3p-ATG14通路激活细胞的自噬,促进GC细胞化疗耐药[25]。

2.2.5 lncRNA靶向多个miRNA lncRNA-MEG3在GC中表达显著下调,过表达后通过下调miR-21诱导的增殖、转移相关蛋白的表达,抑制细胞增殖和转移,发挥抑癌作用。然而,lncRNA-MEG3在GC中高甲基化,导致MEG3表达减少,通过上调miR-181a-5p,抑制ATP4B的表达,促进GC进展[26]。lncRNA-TUBA4B在GC组织和血浆中表达显著下调。而miR-216a/b和miR-214在GC中表达显著上调,发挥促癌作用。lncRNA-TUBA4B过表达通过结合miR-214和miR-216a/b,释放miR-214和miR-216a/b共同下调靶基因PTEN。因此,lncRNA-TUBA4B过表达上调PTEN的表达,导致PI3K/AKT信号通路失活,抑制GC细胞的增殖与侵袭性,并诱导细胞的凋亡[27]。

circRNA和lncRNA能海绵吸附同一种miRNA,释放miRNA作用的靶基因,从而在GC的发生发展过程中发挥类似的功能。miRNA可有多个靶基因,参与GC的不同分子机制。miR-29c-3p在GC中发挥抑癌作用。lncRNA-MYOSLID过表达通过海绵吸附miR-29c-3p,下调miR-29c-3p水平,使下游靶基因MCL-1表达上调,发挥促癌作用。circACC1通过海绵吸附miR-29c-3p,使下游靶基因FOXP1表达上调,发挥促癌作用。KIAA1199也是miR-29c-3p的靶基因。miR-29c-3p过表达抑制KIAA1199表达发挥抑癌作用[28]。多个miRNA可以靶向同一个基因,协同调控靶基因的表达,影响GC的发生发展,如miR-27a和miR-155过表达共同结合靶基因RKIP,抑制RKIP蛋白表达,促进胃癌的转移和化疗耐药。miRNA-192和miRNA-215过表达靶向APC,使其表达降低,激活Wnt/β-catenin途径,促进GC细胞增殖和迁移[29]。

3 展 望

大部分GC患者确诊时已为中晚期,只能接受姑息手术与化疗。因GC的发病与耐药机制尚不完全清楚,所以药物耐药、疗效差以及患者生存质量差,是当前临床治疗面临的难题。GC中特异性内源竞争性RNA调控网络,为临床应用提供了广阔的前景。抑制高表达的致癌ncRNA和癌基因,或激活抑癌的ncRNA和抑癌基因,可能成为恶性肿瘤治疗的一种新策略。