耿榮鑫，徐陽(yáng)，劉寶輝，陳謙學(xué)

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院神經(jīng)外科，武漢 430060)

據(jù)估計(jì)，人類(lèi)基因組中只有約2%被轉(zhuǎn)錄為蛋白質(zhì)編碼RNA，剩余的轉(zhuǎn)錄區(qū)域則被轉(zhuǎn)錄為非編碼RNA[1]。非編碼RNA可分為小而短的非編碼RNA(<200個(gè)核苷酸)和長(zhǎng)鏈非編碼RNA(> 200個(gè)核苷酸，long non-coding RNA,lncRNA)[2]。lncRNA最開(kāi)始被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄噪音或混雜著RNA聚合酶Ⅱ的結(jié)果，然而近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA可在發(fā)育和細(xì)胞分化、增殖、凋亡、侵襲等生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮重要作用，并且通過(guò)不同的機(jī)制調(diào)控基因表達(dá)，包括染色質(zhì)重塑、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的募集、RNA聚合酶Ⅱ活性的負(fù)調(diào)控、mRNA前體的可變剪接、mRNA穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)以及微小RNA(microRNA,miRNA)的隔離等[3]。例如，lncRNA可與多種染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子形成廣泛的核糖核蛋白復(fù)合物網(wǎng)絡(luò)，然后將這些復(fù)合物靶向基因組中的特定位置，進(jìn)行染色質(zhì)重塑過(guò)程[4]。此外，lncRNA也可以在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平對(duì)基因的表達(dá)起到調(diào)控作用[5]。

lncRNA在多種不同的癌癥類(lèi)型中存在異常表達(dá)，如胃癌、骨肉瘤、肝細(xì)胞癌、鼻咽癌、結(jié)直腸癌、食管鱗狀細(xì)胞癌、前列腺癌和宮頸癌[6]。這些異常表達(dá)的lncRNA可以分為致癌lncRNA(如KRASP、HULC、HOTAIR、MALAT1/NEAT)及抑癌lncRNA(如MEG3、GAS5、LincRNA-p21、PTENP1)兩類(lèi)，其中致癌lncRNA的過(guò)表達(dá)以及抑癌lncRNA失活或下調(diào)會(huì)使腫瘤獲得惡性表型，包括持續(xù)增殖、抗衰老、侵襲和轉(zhuǎn)移、血管生成和抗凋亡等[7，8]。此外，lncRNA在組織中特異性表達(dá)，及在體液中高穩(wěn)定性的特點(diǎn)可以用作人類(lèi)癌癥的診斷、判斷預(yù)后及發(fā)展進(jìn)程的生物標(biāo)志物[8，9]。如，MALAT1已被用于診斷非小細(xì)胞肺癌的候選循環(huán)生物標(biāo)志物之一[10]。在所有與癌癥相關(guān)的lncRNA中，?；撬嵘险{(diào)基因1(taurine up-regulated gene 1,TUG1)逐漸受到關(guān)注[11]。越來(lái)越多的證據(jù)表明，TUG1在許多人類(lèi)癌癥中發(fā)揮重要作用[12]，如TUG1在食管鱗狀細(xì)胞癌[13]、膀胱癌[14]、肝細(xì)胞癌[7]、骨肉瘤[8]中高表達(dá)，在肺癌[15]中低表達(dá)，但在膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮的具體作用尚存爭(zhēng)議。本文通過(guò)查閱文獻(xiàn)總結(jié)了近年來(lái)TUG1在膠質(zhì)瘤中作用的研究進(jìn)展，以期為該領(lǐng)域發(fā)展提供理論參考。

1 TUG1的結(jié)構(gòu)與功能

TUG1最早是在用?；撬崽幚硇∈笠暰W(wǎng)膜細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)的上調(diào)lncRNA，長(zhǎng)約7.1 kb[15,16]，功能研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，敲低TUG1可以抑制小鼠視網(wǎng)膜的發(fā)育。通過(guò)全基因組RNA免疫共沉淀分析證明，TUG1可與多梳抑制復(fù)合物2(polycomb repressive complex 2,PRC2)結(jié)合[17]。PRC2具有甲基轉(zhuǎn)移酶活性，由zeste同源物2增強(qiáng)子(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)、zeste 12抑制子(suppressor of zeste-12 protein,SUZ12)和胚胎外胚層發(fā)育蛋白(embryonic ectodermal development,EED)組成[18]。PRC2可通過(guò)催化組蛋白3的賴氨酸殘基27二甲基化(histidine H3 lysine 27 dimethylation,H3K27me2)和三甲基化(H3K27me3)抑制基因表達(dá)[19]，如若下調(diào)PRC2相關(guān)的lncRNA可能對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展具有重要作用[20]。TUG1與甲基化的多梳2蛋白結(jié)合控制了生長(zhǎng)調(diào)控基因與多梳體及染色體之間的重定位，從而使TUG1在細(xì)胞核中通過(guò)與轉(zhuǎn)錄單元的連接協(xié)調(diào)基因表達(dá)，調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)[21]。另外，TUG1還可以通過(guò)多種機(jī)制發(fā)揮重要的基因調(diào)節(jié)作用。在過(guò)去幾年，越來(lái)越多的研究將重點(diǎn)放在TUG1競(jìng)爭(zhēng)性地吸附miRNA并因此抑制其功能的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)調(diào)節(jié)機(jī)制上。作為一種重要的miRNA分子海綿，TUG1在癌癥調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

目前對(duì)TUG1在膠質(zhì)瘤中的作用仍存在爭(zhēng)議，盡管大部分的研究表明，TUG1在膠質(zhì)瘤中是作為一個(gè)促癌lncRNA[22-25]，以促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，并抑制細(xì)胞凋亡；但同時(shí)有研究表明，TUG1也可以作為抑癌lncRNA發(fā)揮作用[26,27]。因此，仍需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)。

2 TUG1在膠質(zhì)瘤中的作用機(jī)制

2.1 ceRNA作用

lncRNA可以通過(guò)海綿作用吸附miRNA，抑制miRNA的表達(dá)，從而影響miRNA的下游靶標(biāo)基因的表達(dá)，調(diào)節(jié)下游信號(hào)通路及細(xì)胞生物學(xué)進(jìn)程。另有研究發(fā)現(xiàn)，TUG1還可以通過(guò)海綿作用淬滅miR-145來(lái)阻止下游靶標(biāo)Myc mRNA的降解，由于Myc是TUG1的轉(zhuǎn)錄激活因子，TUG1和Myc可形成增強(qiáng)激活環(huán)，使各自表達(dá)的基因相互穩(wěn)定[22]，揭示了TUG1/miR-145/Myc調(diào)節(jié)環(huán)路。Cai等[23]發(fā)現(xiàn)，下調(diào)TUG1可以增加miR-299表達(dá)，從而抑制下游靶標(biāo)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)的表達(dá)，揭示了TUG1/miR-299/VEGFA調(diào)節(jié)機(jī)制。Li等[26]發(fā)現(xiàn)，TUG1通過(guò)對(duì)miR-26a產(chǎn)生的海綿作用負(fù)性調(diào)節(jié)了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中miR-26a的表達(dá)，而正性調(diào)節(jié)了miR-26a的靶標(biāo)第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因蛋白(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10,PTEN)，由此發(fā)現(xiàn)了TUG1/miR-26a/PTEN調(diào)節(jié)機(jī)制。

2.2 腫瘤自我更新

Katsushima等[22]發(fā)現(xiàn)，TUG1在兩個(gè)獨(dú)立的膠質(zhì)瘤干細(xì)胞(glioma stem cell,GSC)群體中上調(diào)，并且在抑制Notch信號(hào)傳導(dǎo)后下調(diào)。在細(xì)胞質(zhì)中，TUG1通過(guò)miRNA海綿功能調(diào)控miR-145水平以捕獲miR-145，從而調(diào)節(jié)miR-145相關(guān)的核心干細(xì)胞性相關(guān)因子的表達(dá)，促進(jìn)干細(xì)胞的自我更新。同時(shí)，TUG1可以通過(guò)海綿作用淬滅miR-145來(lái)阻止下游靶標(biāo)Myc mRNA的降解，由于Myc是Notch信號(hào)中重要的下游因子，Jagged1/Notch1/TUG1途徑可通過(guò)拮抗miR-145活性有效地增強(qiáng)GSC自我更新。在細(xì)胞核中，TUG1通過(guò)與多梳家族Ying-Yang 蛋白1(Ying-Yang protein 1,YY1)和PRC2中的EZH2結(jié)合，形成PRC2-TUG1-YY1復(fù)合體，促進(jìn)組蛋白H3K27的基因座特異性甲基化，選擇性地調(diào)節(jié)神經(jīng)元分化相關(guān)基因的表觀遺傳狀態(tài)，例如BDNF，NGF和NTF3，從而抑制腫瘤的自我更新。

2.3 細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡

Zhao等[24]通過(guò)在膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U251細(xì)胞中敲低TUG1表達(dá)，發(fā)現(xiàn)敲低組細(xì)胞凋亡率增高，G0/G1期群體顯著增加，而增殖和侵襲能力降低，這表明，TUG1的下調(diào)可能抑制了增殖和侵襲，促進(jìn)膠質(zhì)瘤U251細(xì)胞凋亡，并可能對(duì)細(xì)胞周期停滯產(chǎn)生影響。同時(shí)Li等[27]發(fā)現(xiàn)，TUG1的表達(dá)在膠質(zhì)瘤中被顯著抑制，并且與WHO等級(jí)、腫瘤大小和總體存活率顯著相關(guān)。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，TUG1的下調(diào)影響了膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U251和SHG-44的凋亡和細(xì)胞增殖。此外，TUG1可以誘導(dǎo)caspase-3和caspase-9活化，抑制Bcl-2的表達(dá)，這意味著TUG1通過(guò)激活caspase-3和caspase-9介導(dǎo)的內(nèi)在途徑，抑制了Bcl-2參與的抗凋亡通路，促進(jìn)了膠質(zhì)瘤細(xì)胞的凋亡，提示在人腦膠質(zhì)瘤中起腫瘤抑制劑的作用。

2.4 染色質(zhì)穩(wěn)定性

Liu等[28]用白藜蘆醇和阿霉素處理膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U87和U251誘導(dǎo)DNA損傷，測(cè)定細(xì)胞凋亡和壞死過(guò)程中細(xì)胞lncRNA的表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TUG1在兩種細(xì)胞系凋亡期間的表達(dá)量并未改變，但是在壞死情況下下調(diào)，提示TUG1在應(yīng)激狀態(tài)下的下調(diào)可能有助于維持染色質(zhì)穩(wěn)定性，并可能避免基因組不穩(wěn)定。這就表明，TUG1的獨(dú)特調(diào)節(jié)作用可能涉及細(xì)胞防御基因毒物的過(guò)程。

2.5 血腫瘤屏障

Heng等[25]發(fā)現(xiàn)，TUG1在膠質(zhì)瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞中上調(diào)，其通過(guò)對(duì)miR-144的海綿作用調(diào)節(jié)血腫瘤屏障通透性。因此，下調(diào)TUG1可以增加miR-144表達(dá)，從而抑制下游靶標(biāo)熱休克轉(zhuǎn)錄因子2的表達(dá)，進(jìn)而通過(guò)啟動(dòng)子作用下調(diào)zo-1、occludin和claudin-5這三種血腫瘤屏障緊密連接相關(guān)蛋白的表達(dá)，增加血腫瘤屏障的通透性。這些結(jié)果表明抑制TUG1可能是一種有希望的治療策略，其通過(guò)增加血腫瘤屏障通透性來(lái)促進(jìn)化療藥物向膠質(zhì)瘤的遞送。

2.6 血管生成

Cai等[23]研究表明，TUG1在人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤組織和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系U87和U251中表達(dá)上調(diào)，TUG1通過(guò)對(duì)miR-299的海綿作用來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤血管生成的過(guò)程。因此下調(diào)TUG1可以增加miR-299表達(dá)，抑制下游靶標(biāo)VEGFA的表達(dá)，進(jìn)而通過(guò)抑制腫瘤誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移、血管形成以及血管球生成能力，抑制腫瘤血管生成。

3 小結(jié)

TUG1在多種人類(lèi)癌癥中高表達(dá)，是新表征的致癌lncRNA，但在膠質(zhì)瘤中TUG1是作為一個(gè)促癌lncRNA還是抑癌lncRNA仍是目前存在的問(wèn)題之一。TUG1在膠質(zhì)瘤中的作用機(jī)制是多樣的，包括腫瘤自我更新、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡、染色質(zhì)穩(wěn)定、血腫瘤屏障及血管生成等，而以哪種機(jī)制為主仍不明確。高通量測(cè)序和組學(xué)分析等新技術(shù)的發(fā)展使真正了解TUG1在膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演的角色成為可能。此外，TUG1是一種潛在的藥物靶點(diǎn)，可能會(huì)對(duì)膠質(zhì)瘤的診斷、治療發(fā)揮重要作用。