何云燕，賈思遠(yuǎn)，于善娟

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院兒科，南寧 530021)

紅細(xì)胞生成相關(guān)MiRNA和LncRNA研究進(jìn)展

何云燕，賈思遠(yuǎn)，于善娟

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院兒科，南寧 530021)

紅細(xì)胞生成是受多因素調(diào)節(jié)的個(gè)體分化發(fā)育的重要生理過程。紅細(xì)胞生成異常會(huì)引起白血病、淋巴瘤、地中海貧血等多種嚴(yán)重的遺傳性、獲得性血液系統(tǒng)疾病。迄今，微小RNA(microRNA，miRNA)和長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)的發(fā)現(xiàn)和功能研究證實(shí)二者可通過多種形式調(diào)控基因表達(dá)，在紅細(xì)胞生成過程中扮演重要角色，與紅系生成分化相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展，臨床診療及預(yù)后關(guān)系密切。本文綜述了近年來紅細(xì)胞生成相關(guān)的miRNA和lncRNA的研究進(jìn)展。

紅細(xì)胞分化； 微小RNA； 長鏈非編碼RNA； 非編碼RNA

紅細(xì)胞是血液中數(shù)量最多的一種血細(xì)胞，具有攜帶氧氣、運(yùn)輸二氧化碳及免疫等重要生理功能。紅細(xì)胞生成是指具有多向分化潛能的造血干細(xì)胞，逐步分化發(fā)育為成紅細(xì)胞群，最終脫核和變形成為有功能的成熟紅細(xì)胞過程。從造血干細(xì)胞到成熟紅細(xì)胞的發(fā)育過程是復(fù)雜的。各個(gè)階段的細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞活動(dòng)的分子機(jī)制受到精密調(diào)控，呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化。人類基因組測序計(jì)劃顯示僅有2%的基因轉(zhuǎn)錄后編碼蛋白質(zhì)，有超過90%的基因僅轉(zhuǎn)錄為RNA，并未編碼蛋白質(zhì)[1]。非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)是指不能翻譯為蛋白的功能性RNA分子，分為管家ncRNA和調(diào)控ncRNA，其中具有調(diào)控作用的ncRNA按其大小主要分為兩類:短鏈非編碼RNA和長鏈非編碼RNA[2-3]。研究發(fā)現(xiàn)非編碼RNA和編碼基因之間的調(diào)控作用，能夠直接影響造血過程的發(fā)生和紅細(xì)胞的生成。其中，微小RNA(microRNA，miRNA)是一種長度為18～25nt，通過結(jié)合在信使RNA(messager RNA，mRNA)3′UTR區(qū)介導(dǎo)其降解或翻譯抑制，進(jìn)而調(diào)控該基因表達(dá)的非編碼RNA[4]。長度超過200 nt的非編碼RNA稱為長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)。lncRNA可作為誘餌分子、信號(hào)分子、引導(dǎo)分子或支架分子在轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平以及表觀遺傳學(xué)層面參與調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)編碼基因的表達(dá)[5]。越來越多的證據(jù)表明二者在紅系造血過程中扮演重要角色，并且探討在紅細(xì)胞生成、個(gè)體發(fā)育、甚至一些復(fù)雜人類疾病中的lncRNA、miRNA、mRNA生物機(jī)制和基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，是目前的研究熱點(diǎn)。為此，本文綜述了近年miRNA和lncRNA在紅細(xì)胞生成中的部分研究進(jìn)展。

1 miRNA

miRNA的產(chǎn)生是由編碼miRNA的基因在細(xì)胞核內(nèi)RNA聚合酶Ⅱ作用下轉(zhuǎn)錄成具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的初級(jí)轉(zhuǎn)錄物pri-mRNA，pri-mRNA在RNA酶Dorsha和DGCR8催化下產(chǎn)生60～70個(gè)核苷酸大小的miRNA前體pre-miRNA。隨后pre-miRNA被轉(zhuǎn)運(yùn)子Exportin5從核內(nèi)運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)，并經(jīng)Dicer酶剪切為成熟的22個(gè)核苷酸大小二聚體miRNA。這一過程中TRBP起增強(qiáng)作用；互補(bǔ)序列降解后，最終形成成熟的miRNA[6]。在高級(jí)生物中，miRNA在轉(zhuǎn)錄后水平通過與其靶基因的特異性堿基互補(bǔ)結(jié)合，抑制靶基因的翻譯過程或促進(jìn)靶基因的降解過程，從而發(fā)揮調(diào)控基因表達(dá)的作用，參與細(xì)胞的發(fā)育、細(xì)胞增殖分化以及細(xì)胞凋亡等，與人類多種疾病密切相關(guān)。miRNA的一個(gè)鏈?zhǔn)躠rgonaute蛋白綁定，形成miRNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物(miRNA-induced silencing complex，RISC)與靶mRNA特異性結(jié)合。靶標(biāo)的選擇是根據(jù)7～8個(gè)互補(bǔ)核苷酸序列對(duì)，即所謂的miRNA與mRNA間種子交互作用。這個(gè)綁定使miRNA-mRNA復(fù)合物結(jié)合更為穩(wěn)固，便于mRNA衰變或招募其它因子發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制作用[7]。

2 miRNA與紅細(xì)胞生成

紅細(xì)胞生成的研究多依賴人體外和小鼠體內(nèi)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)。盡管人和小鼠有物種差異，紅系分化發(fā)育仍存在共性和個(gè)性，特別是人和小鼠miRNA序列相似性超過90%，為有關(guān)人紅細(xì)胞生成的miRNA研究提供了模型[8-9]。近年來隨著生物信息學(xué)的發(fā)展和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，miRNA與紅細(xì)胞生成相關(guān)性的研究呈幾何級(jí)增長，許多在紅細(xì)胞增殖、分化、成熟的不同階段中差異表達(dá)并發(fā)揮調(diào)控作用的miRNA被挖掘，例如：miR-15b、miR-16、miR-22與紅細(xì)胞表面標(biāo)記物有強(qiáng)相關(guān)性[10]；miR-221、miR-222和miR-96抑制正常紅細(xì)胞生成[11-12]；miR-503參與調(diào)控紅細(xì)胞生成過程細(xì)胞周期阻滯和凋亡[13]。

為了明確miRNA在紅細(xì)胞生成中的調(diào)控機(jī)制，其靶基因的識(shí)別和鑒定是必不可少的環(huán)節(jié)，但也是最具挑戰(zhàn)性的；一種miRNA分子可以調(diào)控近200個(gè)靶基因的表達(dá)，且估計(jì)有1/3的人類基因受miRNA的調(diào)控[14]。miRNA靶基因預(yù)測軟件、高通量測序技術(shù)及基因敲除的小鼠紅細(xì)胞模型等為紅細(xì)胞生成相關(guān)miRNA靶基因識(shí)別鑒定提供了大量信息。

2.1 miRNA與紅細(xì)胞成熟

2005年，miRNA-221和miR-222的研究揭開了miRNA對(duì)紅細(xì)胞生成調(diào)控作用的面紗。Nadia Felli等[11]分離臍帶血CD34+祖細(xì)胞后，繼續(xù)體外培養(yǎng)紅細(xì)胞發(fā)現(xiàn)miR-221和miR-222的表達(dá)水平隨紅細(xì)胞分化發(fā)育成熟而逐漸、急劇地下調(diào)。研究者最初通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)miR-221和miR-222靶向作用于kit基因mRNA的3′UTR，后經(jīng)熒光素酶報(bào)告證實(shí)兩個(gè)miRNA直接與kit基因mRNA靶位點(diǎn)相互作用。體外紅細(xì)胞生長過程中研究者觀察到，miRNA下調(diào)與kit蛋白表達(dá)量上調(diào)負(fù)相關(guān)，而kit的mRNA表達(dá)水平相對(duì)穩(wěn)定。功能研究顯示用miR-221和miR-222轉(zhuǎn)染CD34+祖細(xì)胞導(dǎo)致細(xì)胞增殖速度減慢和分化速度加快，kit蛋白表達(dá)減少。進(jìn)一步用miR-221和miR-222轉(zhuǎn)染高表達(dá)kit蛋白的紅白血病TF-1細(xì)胞，kit蛋白表達(dá)量顯著下降。而在不表達(dá)kit蛋白的HL-60細(xì)胞而言，轉(zhuǎn)染兩個(gè)miR并沒有改變其增殖速度。下調(diào)miR-221和miR-222可以通過開啟關(guān)鍵功能蛋白kit的作用閥門來促進(jìn)紅細(xì)胞生成。

已有研究[15]證實(shí)miR-144和miR-451來自同一個(gè)基因簇，共同受到紅細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子GATA1的調(diào)控，對(duì)紅細(xì)胞生成至關(guān)重要。敲除小鼠miR144/451基因簇引起紅細(xì)胞生成障礙[16]。miR-144調(diào)節(jié)紅細(xì)胞氧化應(yīng)激耐受性并且與鐮狀細(xì)胞病貧血程度密切相關(guān)，miR-451抑制14-3-3zeta防止紅細(xì)胞氧化應(yīng)激，參與紅細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的維持[17-18]。miR-451特異性地在紅細(xì)胞譜系中高表達(dá)，且表達(dá)量隨原始紅細(xì)胞逐步分化成熟而逐漸上調(diào)，在終末分化階段上調(diào)最顯著；miR-451可抑制GATA2促進(jìn)紅系分化，GATA2可延遲紅細(xì)胞成熟[19-20]。紅細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子klfd是miR-144靶基因之一，klfd與胚胎期α-血紅蛋白表達(dá)相關(guān)[21]。miR-144也可靶向調(diào)節(jié)IRS1基因促進(jìn)紅系分化[22]。推測miR-144和miR-451可分別調(diào)控多個(gè)靶基因共同作用于紅系分化，但對(duì)其發(fā)揮的生理作用機(jī)制還不甚了解。Kim等[23]在紅白血病細(xì)胞TF-1細(xì)胞模型中實(shí)施慢病毒介導(dǎo)的功能缺失實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了miR-144和miR-451在紅細(xì)胞生成過程中的功能性作用。利用紅細(xì)胞表達(dá)的miRNA，miR-144和miR-451，鑒定出人RAB14為兩種miRNA參與人紅細(xì)胞生成調(diào)節(jié)的共同靶基因。增加人紅細(xì)胞中miR-144和miR-451表達(dá)量，RAB14蛋白表達(dá)降低。shRNA介導(dǎo)的RAB14基因敲低實(shí)驗(yàn)顯示紅細(xì)胞數(shù)目增多，證實(shí)RAB14基因在調(diào)節(jié)紅細(xì)胞生成中發(fā)揮抑制作用，但具體分子信號(hào)調(diào)節(jié)通路有待進(jìn)一步研究。Doss等[24]使用高通量測序來鑒定出成熟紅細(xì)胞中287個(gè)已知的和72個(gè)未知的新型miRNA。并且在涉及紅細(xì)胞發(fā)育的miR-144/451基因座中，觀察到幾種靈長類動(dòng)物特異性ncRNA的獨(dú)特共表達(dá)，包括lncRNA和miR-4732-5p/-3p，其中miR-4732-3p靶向SMAD2和SMAD4，這兩個(gè)關(guān)鍵組分的TGF-β途徑涉及紅細(xì)胞生成。研究者認(rèn)為miR-4732-3p抑制SMAD2/4依賴性TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)，從而促進(jìn)紅細(xì)胞分化過程中的細(xì)胞增殖。此外，Obeidi等[25]發(fā)現(xiàn)上調(diào)miR-451可體外誘導(dǎo)小鼠胚胎干細(xì)胞紅細(xì)胞分化成熟，無需細(xì)胞因子的刺激作用即可促進(jìn)人紅細(xì)胞生成增多，這無疑為地中海貧血等血紅蛋白疾病的基因治療策略提供了新思路。

Li等[26]等運(yùn)用深度測序技術(shù)結(jié)合生物信息學(xué)鑒定出miR-200a潛在抑制紅細(xì)胞基因表達(dá)。并且在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證K562和TF-1細(xì)胞中過表達(dá)miR-200a，紅細(xì)胞分化受到抑制。進(jìn)而體內(nèi)研究表明miR-200a的過表達(dá)抑制斑馬魚的原始紅細(xì)胞生成。此外，生物信息學(xué)和實(shí)驗(yàn)分析證實(shí)PDCD4(程序性細(xì)胞死亡因子4)和THRB(甲狀腺激素受體beta)促進(jìn)紅細(xì)胞基因表達(dá)，二者均為miR-200a的靶標(biāo)。研究者提出miR-200a通過靶向PDCD4和THRB抑制紅細(xì)胞分化。

2.2 miRNA與紅細(xì)胞形態(tài)

miR-142是造血特異性調(diào)節(jié)劑，對(duì)血細(xì)胞生理學(xué)影響顯著，但其在紅細(xì)胞中的作用尚未闡釋清楚[27]。Rivkin等[28]以功能性等位基因缺失的小鼠為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)miR-142參與體內(nèi)活性氧的正常代謝、維持紅細(xì)胞典型的雙凹面盤形狀和膜結(jié)構(gòu)的彈性。進(jìn)一步提出了miR-142通過對(duì)肌動(dòng)蛋白絲體內(nèi)穩(wěn)態(tài)和膜骨架組織的調(diào)控作用來維持紅細(xì)胞壽命。揭示了miR-142未經(jīng)被報(bào)道的新功能。Zhang等[29]從人外周血中分離內(nèi)皮祖細(xì)胞，并證明miR-142可通過抑制ADAMTS-1表達(dá)(VEGF抑制劑)，激活人內(nèi)皮祖細(xì)胞中VEGF和eNOS的功能，使NO的生成增加。這一體外研究提示miR-142和eNOS可能在血管緊張、血管生成中協(xié)同發(fā)揮作用?？梢暈榧t細(xì)胞生成相關(guān)研究中miR-142發(fā)揮關(guān)鍵作用的全新觀點(diǎn)。

研究證明miR-150靶向轉(zhuǎn)錄因子MYB在紅細(xì)胞生素誘導(dǎo)下調(diào)控巨核細(xì)胞-紅細(xì)胞祖細(xì)胞分化成巨核細(xì)胞[30]。然而miR-150對(duì)終末紅細(xì)胞調(diào)節(jié)機(jī)制尚不清楚。Sun等[31]對(duì)血紅素誘導(dǎo)的K562細(xì)胞和紅細(xì)胞生成素誘導(dǎo)的人CD34+細(xì)胞進(jìn)行miR-150功能獲得和缺失實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)過表達(dá)的miR-150通過誘導(dǎo)凋亡和阻斷細(xì)胞周期來抑制紅細(xì)胞增殖，而抑制miR-150可促進(jìn)終末紅細(xì)胞生成。研究者通過生物信息學(xué)分析預(yù)測在終末紅細(xì)胞生成階段miR-150的新靶標(biāo)——4.1R基因，后者作為一種紅細(xì)胞膜蛋白，可參與維持膜的穩(wěn)定性和可變形性。但敲減4.1R并不影響終末紅細(xì)胞生成。這些結(jié)果揭示了miR-150在人類終末紅細(xì)胞生成期間的作用以及miRNA和膜蛋白之間的關(guān)系。

2.3 miRNA與紅細(xì)胞凋亡

Rouzbeh等[32]研究了人類胚胎干細(xì)胞的紅細(xì)胞終末分化的去核過程，從兩種極端條件下培養(yǎng)的紅細(xì)胞中選擇人胚胎干細(xì)胞，獲得了原始分化細(xì)胞模型。通過綜合分析來自這兩種培養(yǎng)條件的細(xì)胞的mRNA和miRNA表達(dá)譜來研究紅細(xì)胞去核的機(jī)制，研究者鑒定了可能參與成紅細(xì)胞去核的五個(gè)miR。繼而對(duì)這五個(gè)miR進(jìn)行選擇性敲低，發(fā)現(xiàn)miR-30a是紅細(xì)胞生成過程中成紅細(xì)胞去核的調(diào)節(jié)劑。Li等[33]評(píng)估m(xù)iR-30對(duì)暴露在不同劑量γ-輻射下小鼠體內(nèi)造血細(xì)胞、人體外CD34+造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞的細(xì)胞凋亡信號(hào)的影響。結(jié)果顯示γ-輻射照射后細(xì)胞模型中的抗細(xì)胞凋亡因子Mcl-1表達(dá)量顯著下調(diào)，而內(nèi)源性細(xì)胞凋亡信號(hào)Bcl-2的表達(dá)量基本無變化。熒光素酶報(bào)告證實(shí)在敲低miR-30的CD34+細(xì)胞中，再經(jīng)放射處理后Mcl-1表達(dá)量不再變化。這提示了miR-30可在經(jīng)放射誘導(dǎo)的造血細(xì)胞凋亡過程中，通過直接靶向Mcl-1起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用。

3 lncRNA

lncRNA是由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生，主要存在于真核生物、原核生物和病毒的細(xì)胞核中，細(xì)胞漿中也有少量分布[34]。至今其種類、數(shù)量、功能都不明確。按lncRNA相對(duì)于編碼基因的分布位置可分為5類：正義lncRNA、反義lncRNA、雙向lncRNA、基因內(nèi)lncRNA及基因間lncRNA[35]。lncRNA一度被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的“噪音”和“暗物質(zhì)”并未受到學(xué)術(shù)界重視。但隨著二代測序技術(shù)的應(yīng)用推廣，接連發(fā)現(xiàn)lncRNA參與細(xì)胞內(nèi)多種功能的調(diào)控，如：基因組印跡、X染色體失活等，近年來lncRNA已然成為基因?qū)W研究領(lǐng)域的明星分子[36-37]。

4 lncRNA與紅細(xì)胞生成

2002年，lncRNA初次在小鼠DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物分析過程中被發(fā)現(xiàn)[38]。起初被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，不具有生物學(xué)功能。然而陸續(xù)有新的研究發(fā)現(xiàn)lncRNA在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后以及表觀遺傳學(xué)層面調(diào)控細(xì)胞周期和細(xì)胞分化等眾多生命活動(dòng)，但是lncRNA在紅細(xì)胞生成中研究相對(duì)較少，并且絕大部分的lncRNA的功能仍然是不清楚的[2,39]。相較于人和小鼠間miRNA序列的高保守性，二者間lncRNA的序列保守性低于70%，但不影響lncRNA在人和小鼠生物學(xué)功能上的保守性，解析小鼠lncRNA的效應(yīng)機(jī)制無疑是一種探索發(fā)現(xiàn)人lncRNA結(jié)構(gòu)和功能的重要方法[9,40]。

2011年，Hu等[41]發(fā)現(xiàn)LncRNA-EPS具有阻止紅細(xì)胞發(fā)生凋亡的作用，其可在小鼠晚期紅系發(fā)育中通過抑制凋亡基因Pycard表達(dá)發(fā)揮調(diào)控作用。揭示了一個(gè)新的調(diào)節(jié)細(xì)胞分化和抗細(xì)胞凋亡的lncRNA,但具體調(diào)控機(jī)制仍有待闡釋。

4.1 lncRNA與紅細(xì)胞成熟

Luo等[42]通過深度測序分析造血干細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組確定323個(gè)未被注釋的lncRNA。比較它們?cè)诜只V系中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)了159個(gè)lncRNA與造血干細(xì)胞相關(guān)，其中一些可能是造血干細(xì)胞特有的。這些lncRNA基因與蛋白質(zhì)編碼基因共享表觀遺傳特征，包括通過DNA甲基化的調(diào)節(jié)表達(dá)，并且敲低兩個(gè)紅細(xì)胞特異性lncRNA：lncRNA-1和lncRNA-2顯示對(duì)造血干細(xì)胞自我更新和譜系分化的不同影響。LncRNA-1和LncRNA-2均位于細(xì)胞核內(nèi)，敲低lncRNA-1證實(shí)其參與骨髓分化，lncRNA-2參與造血干細(xì)胞分化和T細(xì)胞分化。研究者還分析二者的基因組結(jié)合位點(diǎn)，并找到關(guān)鍵的造血轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，特別是E2A的富集。E2A是轉(zhuǎn)錄因子E-蛋白家族成員，被公認(rèn)是一造血調(diào)控因子[43]。這些結(jié)果表明lncRNA在造血干細(xì)胞分化調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。

2016年3月，Ding等[44]為了探索mRNA，miRNA和lncRNA在紅細(xì)胞發(fā)育過程中的相關(guān)關(guān)系及作用機(jī)制，利用高通量測序技術(shù)從臍帶血造血干細(xì)胞和不同分化階段紅細(xì)胞樣本中獲得轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析。結(jié)果表明lncRNA具有較明顯的發(fā)育階段特異性，有望成為紅系細(xì)胞不同發(fā)育階段的分子標(biāo)志物。綜合分析顯示ncRNA與血紅素代謝和DNA損傷的反應(yīng)有關(guān)，并且調(diào)控血細(xì)胞成熟。研究者還鑒定出83個(gè)新的lncRNA，豐富了lncRNA數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)為紅細(xì)胞生成的研究提供了寶貴的資源，為造血和血液系統(tǒng)疾病的研究奠定基礎(chǔ)。

4.2 lncRNA與紅細(xì)胞形態(tài)

2014年，Alvarez Dominguez等[45]分離出小鼠胚胎干細(xì)胞不同分化階段poly-和poly+RNA，采用RNA-seq技術(shù)鑒定出總計(jì)132個(gè)未經(jīng)注釋的紅系特異lncRNA，研究結(jié)果顯示紅系分化過程中百余個(gè)lncRNA的動(dòng)態(tài)表達(dá)和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)受關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子GATA1，TAL1或KLF1的靶向調(diào)控。研究者進(jìn)一步選擇了12個(gè)紅系特異的核內(nèi)定位的lncRNA做功能性研究，發(fā)現(xiàn)敲低12個(gè)lncRNA后，紅細(xì)胞形態(tài)發(fā)育、去核成熟等均受到阻礙，包括影響TER119表達(dá)。研究者還檢查了敲低的紅細(xì)胞系lncRNA的鄰近基因的表達(dá)。9個(gè)敲低的lncRNA對(duì)鄰近基因表達(dá)沒有影響，1個(gè)敲低的lncRNA與鄰近基因表達(dá)的增加相關(guān)，2個(gè)敲低的lncRNA與鄰近基因表達(dá)降低相關(guān)。敲低shlncRNA-EC6/DLEU2引起SPRYD7/CLLD6表達(dá)上調(diào)，SPRYD目前已被認(rèn)為有RNA綁定作用，但具體功能是未知的[46]。敲減elncRNA-EC3導(dǎo)致KIF2A表達(dá)降低，KIF2A是參與正常有絲分裂微管動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)蛋白運(yùn)動(dòng)所必需的，但其在紅細(xì)胞生成中尚無報(bào)道[47]。研究者認(rèn)為elncRNA-EC3A順式作用調(diào)控紅細(xì)胞譜系中KIF2A的表達(dá)。對(duì)與降低的表達(dá)相關(guān)的一個(gè)lncRNA(alncRNA-EC7)進(jìn)一步分析揭示它是SLC4A1的增強(qiáng)子，SLC4A1是編碼紅細(xì)胞膜上的主要陰離子交換劑——帶3蛋白的基因。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明增強(qiáng)子alncRNA-EC7可通過染色質(zhì)環(huán)形通路到達(dá)SLC4A1基因座，與相鄰BAND3基因啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，激活并增強(qiáng)其編碼的紅細(xì)胞膜上帶3蛋白表達(dá)。

4.3 lncRNA與紅細(xì)胞凋亡

Paralkar等[48]利用RNA測序技術(shù)鑒定了小鼠成紅細(xì)胞、巨核細(xì)胞和巨核系-紅系祖細(xì)胞中1109個(gè)polyA+lncRNA，在人的成紅細(xì)胞中鑒定出109個(gè)polyA+lncRNA，半數(shù)以上是新發(fā)現(xiàn)的lncRNA。研究者分析小鼠巨核系-紅系祖細(xì)胞polyA+lncRNA轉(zhuǎn)錄譜發(fā)現(xiàn)約75%起源于啟動(dòng)子區(qū)域，25%來自于增強(qiáng)子。它們中大多數(shù)受到GATA1和TAL1等轉(zhuǎn)錄關(guān)鍵調(diào)控因子的作用。表達(dá)在8個(gè)不同的小鼠品系中的紅細(xì)胞系lncRNA大部分保守，只有15%的小鼠lncRNA在人類中表達(dá)，反之亦然，反映出顯著的物種特異性。隨后，研究者選擇了11個(gè)保守(在人幼紅細(xì)胞中檢測出)和16個(gè)非保守(在人幼紅細(xì)胞中檢測出)高峰度、紅細(xì)胞富集的lncRNA做功能分析。采用RNA干擾技術(shù)在小鼠紅系祖細(xì)胞中鑒定出7個(gè)lncRNA敲除后，紅細(xì)胞脫核成熟受損。而其中僅有1個(gè)在人幼紅細(xì)胞中檢測出，視為人同源的lncRNA，其余6個(gè)無法檢出。這提示了哺乳動(dòng)物間這些lncRNA并不保守，不能預(yù)測功能缺失。

2015年，在純化的小鼠胎肝紅細(xì)胞祖細(xì)胞和造血干細(xì)胞中，Wang等[49]發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞分化相關(guān)的lncRNA——shlnc-EC6的信號(hào)調(diào)控通路。Rac1已被證實(shí)具有促進(jìn)細(xì)胞增殖和調(diào)控細(xì)胞骨架形成的作用，并在紅細(xì)胞發(fā)育后期參與紅細(xì)胞去核過程，但具體機(jī)制不明[50-51]。Shlnc-EC6可通過與Rac1 mRNA的3'UTR位點(diǎn)的特異性結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后水平負(fù)調(diào)節(jié)Rac1。此外，敲低shlnc-EC6，Rac1表達(dá)上調(diào)，繼而激活下游蛋白PIP5K，最終導(dǎo)致培養(yǎng)的小鼠胎兒成紅細(xì)胞中的去核過程被抑制。該項(xiàng)研究成果表明shlnc-EC6作為一種新型調(diào)節(jié)劑通過Rac1/PIP5K信號(hào)通路調(diào)節(jié)小鼠紅細(xì)胞生成。

Villamizar等[52]運(yùn)用qPCR陣列技術(shù)分析人紅細(xì)胞生成的早、中、晚期82個(gè)lncRNA的表達(dá)數(shù)據(jù)，提出Fas反義長非編碼RNA在人紅細(xì)胞成熟期間差異表達(dá)并賦予對(duì)Fas介導(dǎo)的細(xì)胞死亡的抗性。lncRNA Fas反義1(Fas-AS1或Saf)在分化期間受紅系關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子GATA-1和KLF1的活性誘導(dǎo)，Saf受NF-κB負(fù)調(diào)控。此外，來源于健康人的CD34+造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞的成紅細(xì)胞中的Saf過表達(dá)降低了Fas的表面水平并賦予針對(duì)Fas介導(dǎo)的細(xì)胞死亡信號(hào)的保護(hù)。這些研究揭示了一種新型的lncRNA調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)人類紅細(xì)胞生成過程中的關(guān)鍵細(xì)胞死亡程序。

5 展望

近年來關(guān)于紅細(xì)胞生成相關(guān)miRNA和lncRNA的研究如火如荼進(jìn)行，但考慮到兩者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作用方式多樣，相關(guān)研究仍處于探索階段。已有文獻(xiàn)報(bào)道目前已知的lncRNA與miRNA存在多樣化的相互調(diào)節(jié)方式，主要有：miRNA介導(dǎo)lncRNA降解、lncRNA與miRNA競爭性結(jié)合mRNA、lncRNA作為產(chǎn)生miRNA的前體、lncRNA誘捕miRNA與自身結(jié)合發(fā)揮拮抗miRNA作用[53]。但更為深入的認(rèn)識(shí)和功能研究還不是很清楚?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段挖掘miRNA和lncRNA的結(jié)構(gòu)特性和分子生物學(xué)功能也存在很大局限性。紅細(xì)胞生成相關(guān)疾病的個(gè)體化和特異性、許多疾病共表達(dá)miRNA或lncRNA的現(xiàn)狀也限制了其作為臨床診療指標(biāo)和靶向藥物研發(fā)的應(yīng)用。相信隨著基因研究技術(shù)進(jìn)步，相關(guān)研究方法的發(fā)展完善，紅細(xì)胞生成相關(guān)miRNA和lncRNA調(diào)控機(jī)制的研究及新的治療靶點(diǎn)的確定將會(huì)進(jìn)一步被闡明。

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ResearchProgressinErythropoiesis-RelatedmiRNAandlncRNA

HEYun-yan,JIASi-yuan,YUShan-juan

(DepartmentofPaediatrics,theFirstAffiliatedHospitalofGuangxiMedicalUniversity,Nanning530021,China)

Erythropoiesis is an important physiological process regulated by multiple factors during the individual development and differentiation.The abnormal erythrocyte differentiation can cause leukemia,lymphoma,thalassemia and other serious hereditary and acquired hematological diseases.It had been confirmed that both microRNA (miRNA) and long noncoding RNA (lncRNA) play key roles in the process of erythropoiesis through various forms of gene expression regulation.They are closely correlated with the occurrence,development,diagnosis,treatment and prognosis of erythroid differentiation-related diseases.This paper reviews the recent research progress in erythropoiesis-related miRNA and lncRNA.

erythroid differentiation; microRNA; long non-coding RNA; non-coding RNA

2017-04-20

國家自然科學(xué)基金(No.81360093)；廣西地中海貧血重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(16-380-34)

何云燕(1977—)，女，博士，副主任醫(yī)師，主要從事兒科血液病的診治研究。

R555

A

1009-8194(2017)09-0091-07

10.13764/j.cnki.lcsy.2017.09.037

(責(zé)任編輯：劉大仁)