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(南華大學(xué)腫瘤研究所,湖南 衡陽(yáng),421001)
·文獻(xiàn)綜述·
MiR-182研究進(jìn)展
蔣金艷,謝海龍*
(南華大學(xué)腫瘤研究所,湖南 衡陽(yáng),421001)
目的微小RNA是一種長(zhǎng)約22 nt的單鏈非編碼RNA分子。自發(fā)現(xiàn)以來(lái),一直是科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。miRNA對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控具有重要作用,參與了細(xì)胞周期以及生物發(fā)育的調(diào)節(jié),并且在腫瘤的形成和發(fā)展中,也演繹了不可或缺的角色。目前已發(fā)現(xiàn)約2000種人類miRNAs,本文現(xiàn)以miR-182的研究為重點(diǎn),將對(duì)miR-182目前的結(jié)構(gòu)、功能,以及目前的研究現(xiàn)狀方面作一綜述。
miRNAs; miR-182; 腫瘤; 調(diào)控
成熟的miRNA是一組約18~25 nt組成的單鏈非編碼的內(nèi)源性小RNA分子。它最初的形態(tài)是在細(xì)胞核內(nèi)由基因編碼出長(zhǎng)約1 000 nt構(gòu)成的初始RNA分子pri-miRNA(primary microRNA),這種初始RNA經(jīng)Drosha酶加工后形成長(zhǎng)約60~80 nt的pre-miRNA。Pre-miRNA在Ran-GTP和Exportin5的輔助下從細(xì)胞核內(nèi)穿出到細(xì)胞質(zhì);在細(xì)胞質(zhì)中,經(jīng)Dicer酶進(jìn)一步加工,最終成為成熟的miRNA分子[1]。第一個(gè)被人們發(fā)現(xiàn)的miRNA是lin-4,是由lee等[2]科學(xué)家于1993年在一種線蟲里面發(fā)現(xiàn)的;lin-4與lin-14的3′非編譯區(qū)(3′UTR)結(jié)合并抑制lin-141mRNA的翻譯,調(diào)控線蟲的發(fā)育。第二個(gè)發(fā)現(xiàn)的miRNA:let-7,開啟了miRNA研究大門的鑰匙,很快帶領(lǐng)科研人員進(jìn)入研究miRNA的領(lǐng)域[3]。miRNA是一具有高度保守的序列,其表達(dá)具有時(shí)序性和組織特異性。最先發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)miRNAs,即lin-4和let-7,據(jù)報(bào)道對(duì)線蟲的發(fā)育具有重要作用[2-3]。miRNA通過轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達(dá),從而調(diào)節(jié)正常生理功能,所以若其發(fā)生異常調(diào)控將引起生物機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)的改變,從而導(dǎo)致一些疾病的發(fā)生,甚至是癌癥的發(fā)生。被驗(yàn)證出來(lái)的人類miRNAs 已有2000種,其中有一半左右編碼miRNAs的基因位于腫瘤相關(guān)基因組區(qū)或染色體的脆性位點(diǎn)[4-6]。這些miRNA調(diào)控著21 000個(gè)人類蛋白編碼基因[5]。
miR-182定位于人7號(hào)染色體(7q32.2),與miR-96、miR-183形成了一個(gè)基因簇,是Lagos-Quintana等[6]于2003年在小鼠的眼中第一次發(fā)現(xiàn)的。miR-182首先由基因編碼出pri-miRNA,分別經(jīng)Drosha酶及Dicer酶等兩次加工后,最終形成成熟的miR-1821。miR-182序列為:5′-uuuggcaaugguagaacucacacu-3′。其成熟序列最初是與其互補(bǔ)鏈結(jié)合成miR-182 :miR-182*雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙鏈,螺旋打開后,兩條鏈中隨機(jī)的一條與RNA誘導(dǎo)的基因沉默復(fù)合物(RISC)結(jié)合,進(jìn)而發(fā)揮生物學(xué)功能[7]。編碼miR-182的DNA啟動(dòng)子的CpG島長(zhǎng)度為1 989 bp,位于上游148bp-2138 bp[8]。miR-182調(diào)節(jié)靶mRNA的方式有兩種。第一種:在大多數(shù)的植物中,miRNA與RNA誘導(dǎo)的基因沉默復(fù)合物(RISC)結(jié)合后通過與靶mRNA完全互補(bǔ)配對(duì),而使其mRNA 降解;第二種:在大多數(shù)的動(dòng)物中,miRNA與RISC結(jié)合后通過與靶mRNA的不完全互補(bǔ)配對(duì),而抑制其mRNA的翻譯;一個(gè)靶基因可以受多種miRNA調(diào)控;同時(shí),一種miRNA,也可以調(diào)控多個(gè)不同的靶基因,從而發(fā)揮不同的功能[7]。miR-182同其他miRNA分子一樣可通過調(diào)節(jié)不同的靶mRNA對(duì)生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育、分化發(fā)揮重要調(diào)控作用;另外,它在腫瘤形成中能發(fā)揮類似癌基因或抑癌基因的作用。
研究發(fā)現(xiàn),miR-182與視力和聽力的發(fā)育及疾病有密切關(guān)系。 miR-182-96-183基因簇在眼部的表達(dá)中,miR-182 分布于除視網(wǎng)膜色素上皮( retinal pigment epithelium,RPE) 層以外的視網(wǎng)膜各層,而miR-183則主要在外核層及外界膜中表達(dá);并且這個(gè)家族的表達(dá)量在成年期達(dá)到高峰,提示其可能在維持成熟視網(wǎng)膜表型及功能中具有重要作用[9]。miR-182和miR-96通過調(diào)控小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(MITF)、腺苷酸環(huán)化酶(ACDY6)兩個(gè)靶基因的表達(dá),來(lái)調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜晝夜節(jié)律的改變[10]。邢蔚等[11]研究發(fā)現(xiàn)miR-182可以促耳蝸前體細(xì)胞分化成毛細(xì)胞。張志遠(yuǎn)等[12]通過構(gòu)建噪聲性聾小鼠模型, 應(yīng)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)技術(shù)檢測(cè)miR-182/96/183的表達(dá)變化,發(fā)現(xiàn)噪聲刺激后毛細(xì)胞受損,miR-183基因簇表達(dá)也下降,提示其參與了噪聲性聾疾病形成的發(fā)生發(fā)展。miR-182可以調(diào)節(jié)抑郁癥失眠患者的睡眠周期[13];在坐骨神經(jīng)損傷的早期階段,抑制施萬(wàn)細(xì)胞分化、轉(zhuǎn)移,有利于抑制病情的惡化[14];在骨骼肌萎縮的一些疾病中,miR-182可以通過調(diào)節(jié)靶基因FOXO3,控制骨骼肌萎縮的相關(guān)基因的表達(dá)[15]。根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料,發(fā)現(xiàn)miR-182與人類的疾病相關(guān),而與腫瘤的關(guān)系尤為緊密。見表1。
表1miR-182的生物學(xué)功能及相關(guān)的疾病
相關(guān)疾病靶基因生物學(xué)功能致視力下降MITF、ACDY6調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜晝夜節(jié)律的改變[9-10]噪聲性聾—促耳蝸前體細(xì)胞分化成毛細(xì)胞[11-12]抑郁癥—調(diào)整睡眠周期[13]骨骼肌萎縮FOXO3控制骨骼肌萎縮[15]乳腺癌BRCA1、BRMS1L、MIM、PFN1促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移[19-21]結(jié)直腸癌SATB2、FBXW7促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、侵襲,使結(jié)腸腺瘤向腺癌進(jìn)展,推動(dòng)腫瘤的發(fā)生[22-23]肺癌CTTN、PDCD4、RASA1抑制肺癌的發(fā)生、發(fā)展[27-29]胃癌CREB1抑制胃癌細(xì)胞增殖[16]膠質(zhì)瘤LRRC4抑制膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)[30]腎癌—抑制癌細(xì)胞增殖[31]骨肉瘤TIAM1抑制瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)與侵襲[32]
大量研究發(fā)現(xiàn)miR-182與肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌、胰腺癌等多種腫瘤的發(fā)生及發(fā)展有關(guān)。研究人員發(fā)現(xiàn)miR-182的作用復(fù)雜。它既可以抑制腫瘤的發(fā)生,也可以促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)miR-182可以通過抑制CREB1基因抑制胃癌的增殖[16]。而周懌等[17]收集50例胃癌標(biāo)本,利用RT-PCR技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)胃癌組織中的miR-182表達(dá)明顯上調(diào),在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移腫瘤組織中表達(dá)水平亦增高,說(shuō)明miR-182在胃癌中發(fā)揮癌基因的作用,可促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。在乳腺癌、結(jié)直腸癌、肺癌和前列腺癌的研究中,miR-182可以促進(jìn)其發(fā)生、發(fā)展;在肺癌、腎癌的研究中,則可以抑制其發(fā)生、發(fā)展。miR-182與腫瘤的關(guān)系復(fù)雜,其調(diào)節(jié)腫瘤的具體機(jī)制仍不十分明確,有人認(rèn)為是通過抑制DNA修復(fù)產(chǎn)生的結(jié)果,也有人認(rèn)為是其啟動(dòng)子的高甲基化的結(jié)果[18,8]。
3.1 miR-182的類似癌基因作用采用實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)(Realtime polymerase chain reaction,rt-PCR)、 miRNA 基因芯片、Northern印跡法(Northern blotting)技術(shù)及微陣列分析技術(shù)等多種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)miR-182的研究結(jié)果顯示,miR- 182在大多數(shù)腫瘤(肺癌、胰腺癌、膽管癌、結(jié)直腸癌、肝癌、乳腺癌、腎癌、前列腺癌和惡性膠質(zhì)瘤等)細(xì)胞或組織中的表達(dá)上調(diào),發(fā)揮著類似于癌基因的作用。
對(duì)于miR-182類似于癌基因作用的研究,最多的是乳腺癌的研究,其次是結(jié)直腸癌、肺癌和前列腺癌的研究。Patryk Moskwa等通過研究發(fā)現(xiàn),在乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展中,miR-182可以通過抑制DNA修復(fù)等機(jī)制來(lái)抑制BRCA1基因的表達(dá),而最終導(dǎo)致癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的發(fā)生[18]。另有研究者利用miRNA芯片檢測(cè)技術(shù),發(fā)現(xiàn)miR-182-96-183是一條可調(diào)控自分泌/旁分泌人生長(zhǎng)激素基因(hGH) 的miRNA簇[19]。他們利用實(shí)驗(yàn)證明miR-96-182-183可以通過抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移抑制1樣基因(breast cancer metastasis suppressor 1-like, BRMS1L)的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)乳腺癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial- mesenchymal transition, EMT)和侵襲的發(fā)生。在hGH-GHR信號(hào)通路中miR-96和miR-182可以靶向調(diào)節(jié)GHR基因,而提供潛在的負(fù)性調(diào)節(jié)反饋環(huán),并提出hGH可通過STAT3和STAT5信號(hào)刺激miR-182-96-183的表達(dá)及功能。其他科學(xué)人員在對(duì)乳腺癌的研究中,發(fā)現(xiàn)miR-182也可以抑制MIM、PFN1等基因的表達(dá)來(lái)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖、侵襲或轉(zhuǎn)移[20-21]。在對(duì)結(jié)直腸癌的研究中,miR-182可以通過抑制SATB2基因來(lái)促進(jìn)結(jié)直腸癌的增殖和轉(zhuǎn)移[22];并且有文獻(xiàn)報(bào)道,它可以聯(lián)合miR-503共同抑制FBXW7基因,使結(jié)腸腺瘤向腺癌進(jìn)展,推動(dòng)腫瘤的發(fā)生[23]。此外,在一些其他種類的癌細(xì)胞的研究中,例如肺癌、肝癌、肉瘤等,均有報(bào)道m(xù)iR-182發(fā)揮著類似癌基因的作用[24-26]。
3.2 miR-182的類似抑癌基因作用大多數(shù)結(jié)果顯示miR-182在腫瘤中是高表達(dá)的,科學(xué)家們用同樣的方法,卻得出了不一樣的結(jié)論:即miR-182在腫瘤中是低表達(dá)的。目前已有研究發(fā)現(xiàn)在一些肺癌、胃癌、腎癌等腫瘤中,miR-182表達(dá)下調(diào),發(fā)揮著類似抑癌基因的作用。由此可見,miR-182在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中,作用復(fù)雜,既有高表達(dá),又有低表達(dá),而其具體作用機(jī)制尚不明確。
在肺癌的研究中,研究者通過轉(zhuǎn)染miR-182至肺癌細(xì)胞中,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)皮層肌動(dòng)蛋白和CTTN mRNA的表達(dá)均降低的;并利用體內(nèi)外試驗(yàn)證明miR-182可以調(diào)控癌細(xì)胞的細(xì)胞周期,從而抑制肺癌細(xì)胞的增殖,并且,可以促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡從而起到抑癌的作用[27]。再者,研究者發(fā)現(xiàn)miR-182可以通過抑制PDCD4、RASA1等基因的表達(dá),從而抑制肺癌的發(fā)生、發(fā)展[28-29];也可以通過抑制CREB1基因抑制胃癌的增殖,通過抑制LRRC4基因抑制膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)[16,30]。在腎細(xì)胞癌中,miR-182-5p可通過AKT/FOXO3a通路抑制腎癌細(xì)胞的增殖[31]。在骨肉瘤中,miR-182可通過調(diào)控TIAM1的表達(dá),抑制瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)與侵襲[32]。有學(xué)者同樣發(fā)現(xiàn)miR-182在膠質(zhì)瘤中可以發(fā)揮抑瘤的作用[33]。
3.3 miR-182與腫瘤的診斷、治療及預(yù)后miR-182在腫瘤的診斷與治療中,也發(fā)揮著重要作用。Chen等[34]利用RT-qPCR 檢測(cè)109例胰腺癌、38例慢性胰腺炎以及50例健康對(duì)照者的循環(huán)miR-182的表達(dá)水平,結(jié)果顯示循環(huán)miR-182在癌癥患者中的表達(dá)高于胰腺炎及正常對(duì)照者;并且,與臨床分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有一定的相關(guān)性。他們還進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),對(duì)診斷胰腺癌的敏感性和特異性高于CA19-9;而聯(lián)合檢測(cè)CA19-9后,其診斷的敏感性和特異性均高于單獨(dú)檢測(cè)循環(huán)miR-182。此外,經(jīng)Kaplan-Meier分析得出,miR-182與胰腺癌患者的愈后密切相關(guān)。 他們的這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,循環(huán)miR-182可能成為診斷胰腺癌,及判斷其愈后的腫瘤標(biāo)記物。術(shù)前測(cè)定高分化前列腺癌患者體內(nèi)miR-182的表達(dá)有利于評(píng)估術(shù)前風(fēng)險(xiǎn)[35]。Qin[36]在對(duì)肝癌患者的化療藥物耐藥性的研究中,發(fā)現(xiàn)miR-182上調(diào)可以調(diào)節(jié)TP53INP1從而增加順鉑的耐藥性。在結(jié)腸癌中也有相似的報(bào)道,通過研究顯示miR-182若在結(jié)腸癌中高表達(dá)提示預(yù)后差[37]。隨著人們對(duì)miR-182的研究越來(lái)越多,疑惑也有越來(lái)越多,更多的問題待我們?nèi)ソ獯稹?/p>
現(xiàn)在的研究大多數(shù)是關(guān)于miR-182通過與其靶基因3′UTR的完全或不完全互補(bǔ)配對(duì)來(lái)發(fā)揮調(diào)控作用的方面,事實(shí)上也有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)miR-182能與靶基因的啟動(dòng)子、5′UTR結(jié)合并發(fā)揮一定的作用;因此還是需要更深入的研究。此外,隨著研究人員對(duì)miRNA的深入研究,目前科學(xué)家已經(jīng)探索到了一個(gè)新的領(lǐng)域:ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。ceRNA假說(shuō)認(rèn)為所有類型的RNA轉(zhuǎn)錄物都是通過miRNA的間接語(yǔ)言來(lái)相互調(diào)控的[38]。自ceRNA假說(shuō)的出現(xiàn)之后,以單個(gè)miRNA為單位的研究已經(jīng)不再有優(yōu)勢(shì),更多的研究人員已經(jīng)開始研究以圍繞miRNA展開的ceRNA網(wǎng)絡(luò)為單位開始新的研究。ceRNA假說(shuō)的提出,給研究人員帶來(lái)了一種新的氣象。miRNA作為整個(gè)ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的樞紐,其作用是不容忽視的。首先,miR-182的作用復(fù)雜,其功能暫時(shí)難以研究透徹,現(xiàn)對(duì)miR-182基因簇的研究也有很多,結(jié)合ceRNA的研究,其基因簇在ceRNA網(wǎng)絡(luò)中作用仍是未知的,需要更深入的研究,探索出miR-182的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),才能發(fā)現(xiàn)其引起腫瘤的確切機(jī)制。其次,有研究發(fā)現(xiàn)miR-182在肺癌細(xì)胞中其啟動(dòng)子區(qū)出現(xiàn)DNA高甲基化,這有利于深入研究miRNA對(duì)腫瘤的調(diào)控機(jī)制[8]。瘤性miRNA的檢測(cè)可能有助于提高疾病的診斷率,抑瘤性miRNA可能有助于化療藥物耐藥性的研究;將miRNA的研究結(jié)合于臨床,將有利于提高人類疾病的診斷、治療的有效率,并提高病人的預(yù)后,對(duì)克服癌癥具有極其重要的意義。
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10.15972/j.cnki.43-1509/r.2015.05.026
2015-06-13;
2015-08-15
國(guó)家自然科學(xué)基金(81172576)資助項(xiàng)目.
*通訊作者,E-mail:xhl0078@sina.com.cn.
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(此文編輯:蔣湘蓮)