彭加祺++歐陽(yáng)曉暉++蘇秀蘭

[摘要] Lin28在結(jié)構(gòu)上是一種高度保守的RNA結(jié)合蛋白，其在胚胎干細(xì)胞內(nèi)大量表達(dá)，可以促進(jìn)細(xì)胞快速增殖。同時(shí)Lin28在多種腫瘤組織或腫瘤細(xì)胞系中高表達(dá)，可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移以及腫瘤細(xì)胞的耐藥，與患者的預(yù)后不良有關(guān)。在機(jī)體內(nèi)，Lin28的異常表達(dá)常常反映了機(jī)體的異常狀態(tài)，包括炎癥或腫瘤的發(fā)生。目前闡明細(xì)胞癌變機(jī)制、演進(jìn)與預(yù)防治療方向是研究的熱點(diǎn)，而Lin28將成為新的分子指標(biāo)。

[關(guān)鍵詞] Lin28；miRNA；Let-7；腫瘤

[中圖分類號(hào)] R733 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2017）01（b）-0033-04

Research progress of the relationship between Lin28 and tumor

PENG Jiaqi1，2 OUYANG Xiaohui1 SU Xiulan1

1.Clinical Medical Research Center， the Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， Inner Mongolia Autonomous Region， Huhhot 010050， China； 2.Graduate School， Inner Mongolia Medical University， Inner Mongolia Autonomous Region， Huhhot 010110， China

[Abstract] Lin28 is a highly conserved RNA binding protein structure. It can promote the rapid growth of embryonic stem cells and more expression in stem cells. It plays an important role in the growth and development of the body， such as the development of tumors. Lin28 is highly expressed in a variety of tumor tissues or tumor cell lines， which can promote the proliferation of tumor cells and tumor metastasis， which is associated with poor prognosis of patients. In the body， the abnormal expression of Lin28 often reflects the abnormal state of the body including inflammation or tumor. Now the direction to clarify cell canceration and evolution mechanism and prevention treatment is a hotspot of research. Lin28 will become the new molecular marker.

[Key words] Lin28； miRNA； Let-7； Tumor

Lin28作為一種新的RNA結(jié)合蛋白（RNA binding protein，RBP），最早于秀麗隱桿線蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)，它在正常細(xì)胞分裂、分化過(guò)程中對(duì)多種靶向基因具有反饋調(diào)控作用。研究Lin28與腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移以及耐藥已經(jīng)成為當(dāng)前分子生物學(xué)研究熱點(diǎn)之一，近年來(lái)隨著對(duì)Lin28功能的深入研究發(fā)現(xiàn)，它對(duì)腫瘤細(xì)胞的分化、代謝、增殖具有調(diào)控作用。理解Lin28對(duì)細(xì)胞癌變、癌變細(xì)胞轉(zhuǎn)移、耐藥，以及如何抑制腫瘤細(xì)胞增殖、預(yù)測(cè)療效有重要的意義[1-2]。

1 Lin28的基本結(jié)構(gòu)和功能

RNA結(jié)合蛋白（RNA binding protein，RBP）結(jié)合mRNA或非編碼RNA，形成一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)稱為信使核糖核蛋白顆粒（mRNPs），通過(guò)mRNPs調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后的基因表達(dá)，主要表現(xiàn)在參與基因編碼序列（coding sequence，CDS）的轉(zhuǎn)錄、mRNA的合成及轉(zhuǎn)運(yùn)、poly（A），維持RNA的穩(wěn)態(tài)防止其失活，以及在細(xì)胞中起著定位和翻譯控制RNA等作用。Lin28是一種RNA結(jié)合蛋白（RNA binding protein，RBP），主要表達(dá)于細(xì)胞的胞漿內(nèi)，細(xì)胞核內(nèi)也可以少量表達(dá)。目前發(fā)現(xiàn)的Lin28是一類小于30 kD的蛋白，其有Lin28A和Lin28B兩種類型結(jié)合蛋白，它們有相似的結(jié)構(gòu)和功能。Lin28的RNA結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)域中包含一個(gè)冷休克結(jié)構(gòu)域（cold shock domain，CSD）和兩個(gè)CCHC鋅指結(jié)構(gòu)，這些空間結(jié)構(gòu)在與靶RNA結(jié)合過(guò)程中有重要意義。Lin28B還存在哺乳動(dòng)物細(xì)胞核內(nèi)定位序列，提示Lin28B也可以定位在哺乳動(dòng)物細(xì)胞核內(nèi)（Lin28結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1[3]）。研究顯示，Lin28僅表達(dá)于分化程度低的細(xì)胞內(nèi)然而在高分化、成熟細(xì)胞中明顯低表達(dá)甚至不表達(dá)。Lin28對(duì)細(xì)胞最重要的作用就是在于它可以維持細(xì)胞不斷增殖、去分化，目前已有研究證實(shí)在高分化細(xì)胞內(nèi)聯(lián)合導(dǎo)入Lin28與NANOG等基因，可使成熟的、高分化的體細(xì)胞出現(xiàn)去分化現(xiàn)象[4]。在體外實(shí)驗(yàn)中，Lin28的過(guò)度表達(dá)可能導(dǎo)致小鼠腎母細(xì)胞瘤、肝母細(xì)胞瘤的發(fā)生。在多種癌細(xì)胞內(nèi)都存在Lin28異常表達(dá)，包括在肝癌[5]、腎癌[6]等，Lin28蛋白在惡性生殖細(xì)胞腫瘤所有亞型中均顯示高表達(dá)[7]。這些發(fā)現(xiàn)暗示Lin28可作為一種重要的癌基因標(biāo)志，Lin28表達(dá)失調(diào)可以誘導(dǎo)癌癥的發(fā)生。

CSD：冷休克結(jié)構(gòu)域；CHCC：CCHC鋅指結(jié)構(gòu)

圖1 Lin28A、Lin28B結(jié)構(gòu)示意圖

2 Lin28與腫瘤的發(fā)生

微小RNA（microRNAs）是一類內(nèi)源性的、長(zhǎng)度約為23個(gè)堿基序列、不編碼蛋白質(zhì)、單鏈低分子RNA，可以通過(guò)與靶mRNAs的特定位點(diǎn)結(jié)合，誘導(dǎo)靶mRNAs合成蛋白質(zhì)或阻遏其翻譯。在細(xì)胞內(nèi)Lin28與miRNAs的合成加工有密切聯(lián)系。目前，Lin28/let-7通路的研究較為深入。let-7家族包含12個(gè)成員：let-7a-1，-2，-3；let-7b；let-7c；let-7d；let-7e；let-7f-1；let-7f-2；let-7g；let-7i和人類特有的miR-98[8]。研究發(fā)現(xiàn)，let-7家族的靶mRNAs大多數(shù)是癌相關(guān)基因，包括c-myc、K-ras等。let-7家族成員均具有抑制Lin28的表達(dá)的功能，let-7家族在胚胎細(xì)胞階段不表達(dá)但是在高分化的細(xì)胞內(nèi)顯著表達(dá)。在大多數(shù)癌細(xì)胞系、干性細(xì)胞內(nèi)中均發(fā)現(xiàn)let-7家族調(diào)控失活，且具有組織細(xì)胞特異性和時(shí)序性的特點(diǎn)，由此可以推斷l(xiāng)et-7家族為抑癌基因，且其表達(dá)下降與多種腫瘤的發(fā)生及發(fā)展有關(guān)[9-10]。Lin28是原始let-7 miRNA剪接的分子基礎(chǔ)，Lin28蛋白可以通過(guò)磷酸化、泛素化進(jìn)行翻譯后修飾，抑制低分化細(xì)胞中l(wèi)et-7前體miRNA（up-let-7）加工為成熟的let-7 miRNA。在Lin28的存在下，let-7前體被尿苷酸化，進(jìn)行針對(duì)性降解，而尿苷酸化之后的up-let-7就不能被Dicer酶加工，進(jìn)而阻遏let-7的后續(xù)合成。Lin28與let-7家族之間相互抑制，存在相互負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，在let-7的成熟過(guò)程中Lin28起負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，同時(shí)Lin28也是let-7的調(diào)控基因，let-7可以同時(shí)結(jié)合到Lin28 UTR 端而抑制其表達(dá)，Lin28與let-7通路見(jiàn)圖2[11]。已經(jīng)有大量的證據(jù)表明Lin28/let-7雙向負(fù)反饋機(jī)制可以與一些細(xì)胞因子（如scr家族、myc家族、NF-κB）結(jié)合，形成一個(gè)復(fù)雜的因子調(diào)節(jié)系統(tǒng)參與癌癥的發(fā)生[12]。研究發(fā)現(xiàn)[13]，在大多數(shù)胰腺癌組織中Lin28B明顯表達(dá)，且癌細(xì)胞的分化程度與Lin28表達(dá)的強(qiáng)度相關(guān)，在正常胰腺組織中C-myc蛋白幾乎不表達(dá)，但是在40例胰腺癌患者中有26例C-myc蛋白表達(dá)呈現(xiàn)陽(yáng)性，同時(shí)線性相關(guān)分析研究表明胰腺癌組織中Lin28與C-myc的表達(dá)水平正相關(guān)。黃孝文等[14]發(fā)現(xiàn)，在散發(fā)性聽(tīng)神經(jīng)瘤組織中Lin28的表達(dá)明顯下調(diào)而let-7的表達(dá)量上調(diào)，相關(guān)性分析表明，let-7與Lin28的表達(dá)在腫瘤組織中的表達(dá)量呈現(xiàn)明顯負(fù)相關(guān)。在人類胚胎干細(xì)胞和體細(xì)胞中，許多基因直接結(jié)合Lin28，超過(guò)6000個(gè)基因已被發(fā)現(xiàn)具有Lin28應(yīng)答元件（LRES），不僅是在基因的非翻譯區(qū)有Lin28直接結(jié)合的應(yīng)答原件同時(shí)基因的開(kāi)放閱讀框架（ORF）也含有該結(jié)構(gòu)，例如細(xì)胞周期蛋白A、B、D、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2，細(xì)胞分裂周期2和胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF2）[15]。

圖2 Lin28/let-7環(huán)路

Lin28/let-7通路也起著橋接炎癥和腫瘤的作用，由于腫瘤引起的炎癥和腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移有關(guān)，這種效應(yīng)往往有炎癥因子參與，例如NF-κB家族。有學(xué)者在乳腺癌細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)肉瘤病毒基因可以瞬時(shí)激活NF-κB家族，與Lin28基因特定位點(diǎn)結(jié)合促進(jìn)Lin28高表達(dá)、抑制let-7的表達(dá)，let-7的低表達(dá)可以刺激乳腺癌細(xì)胞系內(nèi)IL-6的含量增多，而IL-6對(duì)NF-κB家族起到了正向調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而Lin28/let-7/IL-6形成了一個(gè)完整的正反饋調(diào)節(jié)環(huán)[16]。研究發(fā)現(xiàn)，COX2抑制劑阿司匹林和塞來(lái)昔布通過(guò)抑制Lin28的表達(dá)，進(jìn)而抑制IL-1的含量，減輕細(xì)胞炎性反應(yīng)[17]。Lin28/let-7通路被認(rèn)為是保持細(xì)胞正常生理活動(dòng)的最主要原因。這一通路的功能調(diào)節(jié)障礙勢(shì)必會(huì)引起細(xì)胞發(fā)育異常、炎癥甚至腫瘤的發(fā)生[18]。

在多功能干細(xì)胞中，Lin28蛋白可以通過(guò)磷酸化、泛素化進(jìn)行翻譯后修飾。在Lin28的存在下，let-7前體通過(guò)TUT4尿苷酸化，進(jìn)行針對(duì)性降解，從而阻止let-7的加工成熟，這就導(dǎo)致let-7靶基因的去阻遏，包括癌基因（Ras/c-Myc）以及細(xì)胞周期蛋白D1和D3。導(dǎo)致細(xì)胞的增殖。在Lin28低表達(dá)的細(xì)胞中，前體let-7可以加工成熟，從而阻斷促有絲分裂因子的表達(dá)（如ras、c-myc、HMGA2）和細(xì)胞周期因子（cyclin D1、D3、CDK4）的表達(dá)。在細(xì)胞開(kāi)始分化后，let-7 miRNA靶向抑制Lin28 mRNA的轉(zhuǎn)錄（圖2虛線箭頭），建立一個(gè)正反饋，有助于促進(jìn)分化。

3 Lin28與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移

在肝癌中Mcdaniel等[19]發(fā)現(xiàn)Lin28的高表達(dá)可增加肝癌細(xì)胞向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的能力，研究發(fā)現(xiàn)在膽囊癌細(xì)胞中Lin28/let-7 通路可以通過(guò)降解腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞向鄰近正常細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移的能力。微小RNA被認(rèn)為是與乳腺癌發(fā)生相關(guān)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的重要因素，復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移乳腺癌組織中Lin28的表達(dá)水平明顯高于原發(fā)病灶，在乳腺癌細(xì)胞中Lin28/let-7相互調(diào)節(jié)，形成一條正反饋調(diào)節(jié)通路，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）及趨化因子配體18（CCL18）高表達(dá)[20-21]，進(jìn)而提高癌細(xì)胞向遠(yuǎn)處侵襲的能力。研究發(fā)現(xiàn)Lin28A還可以通過(guò)改變?nèi)苊阁w相關(guān)膜蛋白（LAMP1）的含量，減少膜性小體跨膜蛋白的合成，跨膜蛋白的減少增加了腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的能力。同時(shí)有學(xué)者也發(fā)現(xiàn)在膀胱癌細(xì)胞系中，Lin28A抑制了溶酶體相關(guān)膜蛋白mRNA的翻譯，破壞溶酶體膜及其他膜性小體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性而溶酶體結(jié)構(gòu)異常裂解破壞導(dǎo)致癌細(xì)胞向周?chē)M織侵襲[22]。

4 Lin28與癌細(xì)胞耐藥

化療耐藥是限制癌癥藥物治療成功的主要障礙之一，Lin28可以通過(guò)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)let-7低表達(dá)而促進(jìn)raf、ras等癌基因高表達(dá)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞無(wú)限增殖，而且細(xì)胞內(nèi)let-7表達(dá)量減少導(dǎo)致乳腺癌，卵巢癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的不敏感[23-24]。在結(jié)腸癌細(xì)胞中Lin28表達(dá)增加或者let-7的表達(dá)降低都能夠增加癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的耐藥性[25]。在對(duì)肺癌、胰腺癌細(xì)胞放療敏感性研究中發(fā)現(xiàn)，Lin28能通過(guò)K-Ras信號(hào)通路來(lái)調(diào)控放療敏感性，癌細(xì)胞內(nèi)Lin28表達(dá)量增加可以使K-Ras表達(dá)增加，進(jìn)而使得肺癌、胰腺癌細(xì)胞對(duì)放療不敏感[26]。有研究顯示，在用siRNA技術(shù)敲低MKN45及MKN28胃癌細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)Lin28/miRNA107通路，通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期蛋白、p-糖蛋白、拓?fù)洚悩?gòu)酶的表達(dá)量的改變，進(jìn)而引起胃癌細(xì)胞化療藥物敏奧沙利鉑敏感性變化[27-28]。p21作為一種重要的細(xì)胞周期調(diào)控因子，它不僅在正常細(xì)胞整個(gè)生長(zhǎng)階段過(guò)程起重要作用，而且與腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)Lin28過(guò)表達(dá)的癌細(xì)胞株的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其p21的表達(dá)水平明顯增高，進(jìn)而誘導(dǎo)乳癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的耐藥[29]。

5 問(wèn)題和展望

腫瘤依然是威脅人類健康的重大因素，是擺在科研人員面前的重大難題。目前尚無(wú)根治癌癥的重要方法。對(duì)腫瘤的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療就顯得愈發(fā)迫切。Lin28的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切聯(lián)系，有望成為一種檢測(cè)癌基因的標(biāo)志。Lin28作為許多MicroRNA的調(diào)控基因，特別是Lin28/let-7調(diào)節(jié)通路，使人們?cè)谡J(rèn)識(shí)腫瘤發(fā)生發(fā)展以及轉(zhuǎn)移及耐藥的機(jī)制上找到了新的思路。目前Lin28與癌細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后的調(diào)控關(guān)系不僅僅局限在let-7等幾個(gè)因子上，需要研究者去發(fā)現(xiàn)新的上游和下游調(diào)控因子。Lin28是否可以成為癌癥治療的新靶點(diǎn)，深入的闡明其作用機(jī)制尤為重要。另一方面，對(duì)Lin28的研究還應(yīng)該延伸于生物學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)藥研究方向，為之后抗腫瘤藥物的應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供理論支持。相信Lin28將可以作為腫瘤治療的靶點(diǎn)，為人類攻克癌癥作出貢獻(xiàn)。

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（收稿日期：2016-11-08 本文編輯：張瑜杰）