劉琳，付婷，牟相成，朱文靜#

1青島市婦女兒童醫(yī)院藥學部，山東 青島266000

2青島市市立醫(yī)院藥劑科，山東 青島266000

3東營市廣饒縣中醫(yī)院影像科，山東 東營257300

腫瘤將成為21世紀世界范圍內(nèi)人類疾病死亡的主要原因[1]。腫瘤是因維持細胞生長和凋亡的蛋白質(zhì)編碼基因及非編碼基因的表達紊亂引起的。人類基因組中約含有25 000個具有編碼蛋白質(zhì)功能的基因，這些基因占基因組總序列的比例不超過2%，絕大部分DNA序列被轉錄為不具有編碼蛋白質(zhì)功能的RNA，即非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA），根據(jù)片段的長度可分為小分子ncRNA和長鏈ncRNA，其比編碼蛋白質(zhì)的基因更加復雜[2-6]。ncRNA包括微小RNA（microRNA，miRNA）、核仁小RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）、干擾小RNA（small interfering RNA，siRNA）、pi蛋白結合RNA（piwi-interacting RNA，piRNA）、小卡哈爾體特異性RNA（small Cajal body-specific RNA，scaRNA）、核小RNA（small nuclear RNA，sn-RNA）。研究表明，人類腫瘤的miRNA表達譜已經(jīng)用于腫瘤的診斷、治療以及預后評估[7-10]。snoRNA是一類長度為60～300個核苷酸的小分子ncRNA，具有保守的結構元件，在核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA）前體的剪接加工和轉錄后修飾過程中起重要作用[11-14]。研究表明，部分小分子ncRNA與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關，尤其是snoRNA的異常表達直接影響著腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預后[1,15-17]。

1 snoRNA的結構與功能

snoRNA位于真核生物細胞的核仁中，根據(jù)snoRNA保守的結構元件將其分為C/D box snoRNA和H/ACA box snoRNA兩類，常與組蛋白形成snoRNP而發(fā)揮作用[12-13]，主要功能是指導rRNA的修飾、加工和折疊過程。常見的snoRNA主要有三類：C/D box snoRNA、H/ACAbox snoRNA和scaRNA[13]。

C/D box snoRNA包含兩個短的序列元件，即位于 5'端的C box（5'PuUGAUGA3'）和3'端的D box（5'CUGA3'），其內(nèi)部含有類似于C box和D box的結構，分別稱為box C'和box D'，兩端有4～6個核苷酸的反向重復序列，通過堿基互補配對形成單個發(fā)夾結構。C/D box snoRNA在rRNA前體的剪接加工過程中起重要作用，其引導序列長度為10～21個核苷酸的rRNA的折疊，并且在一些情況下，snoRNA可增強甲基化rRNA的甲基化修飾[18]。C/D box snoRNA主要通過堿基互補作用行使功能，參與指導rRNA上特定位點的2'-O-核糖甲基化修飾[19-20]。而構成C/D box snoRNP的其他蛋白質(zhì)組分如Nop56、Nop58和Snu13（在人類中為15.5K），使前體rRNA與鄰近box D/D'的snoRNA更容易發(fā)生堿基配對。

H/ACA box snoRNA具有“發(fā)夾-鉸鏈-發(fā)夾-尾部”的典型二級結構，絞鏈區(qū)和尾部分別具有H box（ANANNA）和ACA box保守序列元件，ACA box通常位于3'末端上游3個核苷酸處。大多數(shù)H/ACA box snoRNA指導真核生物rRNA和snRNA中特定位點的假尿嘧啶化修飾，即指導RNA分子由尿嘧啶向假尿嘧啶進行轉換[13,20]。由于H box（5'-ANNA-3'）和ACA box的存在，H/ACA box snoRNA可以形成雙發(fā)夾結構。H/ACA box snoRNA與前體rRNA的堿基配對發(fā)生在雙發(fā)夾內(nèi)部的“假尿苷化口袋”中，與靶向的尿苷發(fā)生非堿基配對，因此，可通過假尿苷合成酶Cbf5進行異構化。構成H/ACA box snoRNP的其他成分如Nop10、Nhp2和Gar1，主要發(fā)揮穩(wěn)定三級折疊結構的功能，確保靶RNA在Cbf5活性位點的精確定位[21]。此外，scaRNA是snoRNA的一個特定子集，其在哈爾卡體內(nèi)積累，并指導剪接體RNA的轉錄后修飾[22]。

2 snoRNA的組織特異性表達

不同類型的snoRNA在不同組織中的表達水平不同，C/D box snoRNA和H/ACA box snoRNA在不同組織中的表達水平亦不同[17,23-25]。通過分析11種人類組織中全基因組snoRNA的表達水平發(fā)現(xiàn)，同一類型的snoRNA在下丘腦、睪丸、脾臟組織中的表達水平存在差異[24]。而且，部分snoRNA如腦特異性表達的snoRNA（brain-specific snoRNA，bsnoRNA）]廣泛表達于大腦組織中[23,26]，且這些bsnoRNA不參與rRNA或snRNA的修飾，它們可能參與信使RNA（messenger RNA，mRNA）亞基的剪切[27]。例如，腦特異性C/D box snoRNA HBⅡ-52與5-羥色胺2C受體mRNA的關鍵區(qū)段具有18個互補的保守核苷酸序列，指示了腦特異性C/D box snoRNA在該mRNA加工過程中的潛在作用[25]。

3 snoRNA宿主基因的異常表達與腫瘤的關系

在哺乳動物中，大部分snoRNA位于蛋白質(zhì)編碼或非蛋白質(zhì)編碼基因的內(nèi)含子中，而這些基因稱為snoRNA的宿主基因[28]。隨著對snoRNA研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)snoRNA通過影響其宿主基因的表達從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和預后[16]。C/D box snoRNA的主基因ZFAS1是乳腺發(fā)育的調(diào)控因子，也是乳腺癌的潛在標志物[29]。snoRNA的主基因生長抑制特異性基因5（growth arrest specific 5，GAS5）在乳腺癌組織中的轉錄水平低于正常乳腺上皮組織，表明GAS5參與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展過程[30-31]。GAS在乳腺癌和頭頸部鱗狀細胞癌中發(fā)揮著抑癌基因的作用，其表達水平的降低與乳腺癌和頭頸部鱗狀細胞癌患者的預后不良有關，而且位于其內(nèi)含子中的snoRNARNU44也與患者的預后有一定的關系[32]。snoRNA的主基因SNHG1和SNHG16的高表達可以促進肝癌和結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展[33-34]。其中，SNHG1的表達與骨肉瘤、結直腸癌、肝細胞癌、非小細胞肺癌、食管癌、卵巢癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤和胃癌患者的總生存期均有關[35]。另外，SNHG1在多種腫瘤的診斷中具有重要的意義[36-37]。

4 snoRNA作為腫瘤標志物和腫瘤治療的靶點

部分snoRNA可以作為腫瘤標志物，不僅能夠通過影響其主基因的表達從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，還會影響腫瘤患者的預后；另外，snoRNA亦可以作為腫瘤患者治療的新靶點。snoRNA是篩查早期結直腸癌的生物標志物，SNORA21和SNORA42可促進結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展，并且可以作為預測結直腸癌預后的生物標志物[38-40]。沉默SNORA74B基因可以提高PHLPP基因的表達水平，阻斷蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）/雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin，MTOR）信號通路，從而抑制胃癌的發(fā)生、發(fā)展，提示SNORA74B可能成為胃癌治療的新靶點[41]。有研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)SNORD47的表達不但能夠抑制膠質(zhì)瘤細胞的增殖，誘導細胞阻滯于G2期，從而抑制膠質(zhì)瘤細胞的侵襲和上皮-間充質(zhì)轉化過程，還能夠增強替莫唑胺的抗腫瘤作用[42]。另外，snoRNA還可通過影響細胞周期、細胞凋亡及上皮-間充質(zhì)轉化過程從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。在非小細胞肺癌中，抑制SNORD78的表達可以誘導細胞周期停滯在G0/G1期，從而抑制非小細胞肺癌細胞的增殖。此外，SNORD78還可通過誘導上皮-間充質(zhì)轉化的發(fā)生從而促進非小細胞肺癌細胞的侵襲。SNORD78在腫瘤干細胞樣細胞中的表達也明顯上調(diào)，是非小細胞肺癌自我更新的必需環(huán)節(jié)[43]。有研究發(fā)現(xiàn)，SNORA42的表達與非小細胞肺癌患者的生存情況呈負相關（P＜0.05），且與CD133-對應物相比，SNORA42在CD133+的非小細胞肺癌細胞中的表達水平較高；敲除SNORA42降低了體外腫瘤起始細胞的增殖和自我更新能力，但SNORA42在非腫瘤起始細胞中的高表達卻可以增強細胞的增殖和自我更新能力[44]，提示snoRNA能夠通過影響腫瘤細胞的干性從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

綜上所述，snoRNA的異常表達與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關，其在腫瘤的早期診斷、腫瘤治療方案的優(yōu)化、患者預后的判斷等方面具有重要的指導意義。另外，snoRNA的特征使其成為腫瘤治療的理想靶點，例如，通過介導snoRNA所在區(qū)域的基因轉錄從而引起snoRNA沉默的途徑可能具有良好的腫瘤治療效果，其通過選擇性地沉默致癌的snoRNA從而抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，在腫瘤治療中已經(jīng)得到了應用；但是，其發(fā)揮致癌或抑癌作用的具體分子機制尚不十分明確，仍需進一步研究。