呂鑒峰，李少一，劉云會(huì)

中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院，沈陽110004

小核仁RNA(snoRNAs)是一類廣泛分布于真核生物細(xì)胞核仁的小分子非編碼RNA，長(zhǎng)度為60～300個(gè)核苷酸，主要參與rRNA和其他小RNA轉(zhuǎn)錄后的成熟加工過程[1]。snoRNAs主要分為C/D box snoRNAs和H/ACA box snoRNAs兩類，C/D box snoRNAs主要介導(dǎo)rRNA特定位點(diǎn)的2′-O-甲基化，而H/ACA box snoRNAs主要介導(dǎo)rRNA特定位點(diǎn)的假尿苷化，二者均能與核糖核蛋白(RNPs)結(jié)合形成穩(wěn)定的、具有功能的snoRNPs復(fù)合體[2]。由于snoRNAs功能較為單一，其與腫瘤的關(guān)系曾一度被人們所忽視。然而近年研究發(fā)現(xiàn)，在非小細(xì)胞肺癌中SNORD78(C/D box)過表達(dá)[3]；SNORD50A/B(C/D box)能夠直接結(jié)合K-Ras蛋白，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[4]；沉默SNORA55(H/ACA box)表達(dá)能夠抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖和遷移[5]。這些證據(jù)表明，snoRNAs在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中可能發(fā)揮重要的調(diào)控作用。本文結(jié)合文獻(xiàn)就snoRNAs的生物學(xué)特征及其在腫瘤中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 snoRNAs的生物學(xué)特征

1.1 snoRNAs的分子結(jié)構(gòu) 根據(jù)保守序列和二級(jí)結(jié)構(gòu)的不同，snoRNAs主要分為C/D box snoRNAs、H/ACA box snoRNAs兩類。

典型的C/D box snoRNAs長(zhǎng)度為60～90個(gè)核苷酸，其特征是在5′端和3′端分別具有保守的C box序列(UGAUGA)和D box序列(CUGA)[6]。C box和D box序列分別對(duì)齊并折疊成較為穩(wěn)定的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為kink-turn，包含非經(jīng)典的G-A、A-G、U-U堿基對(duì)，是snoRNAs生物合成和核仁定位過程中的核心結(jié)構(gòu)，也是C/D box snoRNPs核心蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，其核心蛋白包括Snu13、Nop56、Nop58、核仁纖維蛋白Nop1p[6,7]。Kiss等[7]研究表明，Nop58和Snu13能夠與kink-turn上的C box、D box序列結(jié)合；Nop56和核仁纖維蛋白Nop1p能夠與C′ box、D′ box(C box、D box的內(nèi)部副本)交叉連接形成C/D box snoRNPs，從而發(fā)揮生物學(xué)作用。

H/ACA box snoRNAs長(zhǎng)度為120～140個(gè)核苷酸，包含由兩個(gè)發(fā)夾結(jié)構(gòu)組成的特征性二級(jí)結(jié)構(gòu)。H box(ANANNA，N代表任一核苷酸)位于連接兩個(gè)發(fā)夾結(jié)構(gòu)的鉸鏈區(qū)域，而高度保守的ACA box位于第二個(gè)發(fā)夾之后3′端上游3個(gè)核苷酸處[8]。最近研究證實(shí)，在人類細(xì)胞中負(fù)責(zé)將尿苷轉(zhuǎn)化為假尿苷的假尿苷合成酶與H/ACA snoRNAs的H box具有很強(qiáng)的相關(guān)性，而ACA box對(duì)H/ACA snoRNAs的穩(wěn)定性十分重要[9]。H/ACA box snoRNAs主要與DKC1、Nhp2、Nop10、Gar1四種核心蛋白結(jié)合形成H/ACA box snoRNPs，每個(gè)H/ACA box snoRNPs包含DKC1和其余三種核心蛋白中的任意一種，兩種核心蛋白分別與H/ACA box snoRNAs的兩個(gè)發(fā)夾結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，在rRNA加工和假尿苷化過程中發(fā)揮重要作用[9]。

1.2 snoRNAs的生物學(xué)功能

1.2.1 C/D box snoRNAs的生物學(xué)作用 C/D box snoRNAs的主要功能是介導(dǎo)rRNA的2′-O-甲基化。每個(gè)指導(dǎo)甲基化的RNA都包含一個(gè)或兩個(gè)長(zhǎng)度為10～21個(gè)核苷酸的指導(dǎo)序列，介導(dǎo)堿基與特定的rRNA區(qū)域配對(duì)。C/D box snoRNAs的生物學(xué)功能主要取決于特征性的C/D box(C′/D′ box)序列和指導(dǎo)序列[10]。snoRNAs的指導(dǎo)序列始終位于D box(和/或D′ box)的上游，在D box上游5個(gè)核苷酸的snoRNA/rRNA雙鏈上，rRNA核苷酸被靶向修飾，這種修飾作用沒有堿基特異性，A、C、G、U均能被甲基化，而且snoRNA/rRNA雙鏈的長(zhǎng)度也不確定，一般為10～21個(gè)堿基對(duì)[11]。D box上游5個(gè)核苷酸這一位置最初由snoRNAs序列和甲基化的定位位點(diǎn)推斷得出，而改變指導(dǎo)序列與D box的間隔，會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的修飾位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到一個(gè)新的位置，而這個(gè)新的位置仍然是D box上游5個(gè)核苷酸處。因此，只要在snoRNAs中設(shè)計(jì)新的指導(dǎo)序列，就可以在體內(nèi)靶向新的甲基化位點(diǎn)[12]。

在人類細(xì)胞C/D box snoRNAs的核心蛋白中，纖維蛋白具有甲基化轉(zhuǎn)移酶的重要結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)纖維蛋白的類甲基化轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域發(fā)生突變時(shí)，rRNA上的甲基化被阻斷。因此，纖維蛋白可能是與C/D box snoRNAs起協(xié)同作用的2′-O-核糖甲基化酶。Nop56和Nop58在序列上高度相似，可能源自同一祖先，盡管Nop58一直被認(rèn)為是所有C/D box snoRNAs的核心成分，但也有一部分C/D box snoRNAs不受敲除Nop58的影響，而受Nop58敲除影響的C/D box snoRNAs通常具有一個(gè)長(zhǎng)末端，即從C box上游5個(gè)核苷酸到D box下游4或5個(gè)核苷酸為止[13]。Snu13能特異性地結(jié)合C box和D box的結(jié)構(gòu)元件參與pre-mRNA的加工[14]。

1.2.2 H/ACA box snoRNAs的生物學(xué)作用 H/ACA box snoRNAs的主要功能是介導(dǎo)rRNA的假尿苷化。與C/D box snoRNAs不同，H/ACA box snoRNAs最多可識(shí)別兩種不同的底物rRNA，其引導(dǎo)序列穿過H/ACA box snoRNAs兩個(gè)發(fā)夾中間的凸起，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則確定目標(biāo)rRNA中假尿苷化的確切位置，被修飾的尿苷通常位于H或ACA box上游14或15個(gè)核苷酸處[9]。

H/ACA box snoRNPs的蛋白組分與H/ACA box snoRNAs共同作用，指導(dǎo)哺乳動(dòng)物100余種rRNA的假尿苷化。每一個(gè)H/ACA box snoRNPs均由一個(gè)起引導(dǎo)作用的H/ACA box snoRNAs和DKC1、Nhp2、Nop10、Gar1等核心蛋白構(gòu)成的蛋白復(fù)合物[7]。由于DKC1具有假尿苷化酶的信號(hào)元件，而且這些信號(hào)元件的突變或缺失可導(dǎo)致H/ACA box snoRNAs指導(dǎo)的rRNA假尿苷化明顯減少。因此，DKC1被認(rèn)為是H/ACA box snoRNPs指導(dǎo)假尿苷化過程中的催化物[15]。另外，Nhp2和Nop10能夠特異性結(jié)合到轉(zhuǎn)錄中的H/ACA box snoRNAs基因上，是H/ACA box snoRNPs發(fā)揮功能所必需的[16]。

2 snoRNAs在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用

盡管對(duì)snoRNAs在腫瘤中作用的認(rèn)識(shí)尚處于初步階段，但已有研究證實(shí)snoRNAs能夠通過調(diào)控細(xì)胞增殖、分化和凋亡等參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。snoRNAs可通過參與rRNA的成熟加工過程來調(diào)控核糖體生成，從而發(fā)揮促癌作用。如SNORD3A、SNORD118通過增加維持細(xì)胞高增殖率所必需的核糖體產(chǎn)生，促進(jìn)肺腫瘤的發(fā)生[17]。snoRNAs還能參與細(xì)胞凋亡調(diào)控，從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。如SNORA80E(1q22)可通過抑制p53誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡并促進(jìn)其增殖，從而促進(jìn)肺腫瘤發(fā)生和惡性進(jìn)展[17]。此外，snoRNAs還能參與細(xì)胞周期調(diào)控，影響腫瘤細(xì)胞增殖。如SNORD76能夠使腫瘤細(xì)胞停滯于細(xì)胞周期S期，從而抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[18]；SNORD47誘導(dǎo)細(xì)胞周期G2期停滯，從而抑制腦膠質(zhì)瘤侵襲和轉(zhuǎn)移[19]；SNORA71A通過調(diào)控MAPK信號(hào)通路影響細(xì)胞周期，最終介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[4]。另外，在多種腫瘤中還發(fā)現(xiàn)了snoRNAs突變，導(dǎo)致snoRNAs功能障礙，繼而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。snoRNA U50在前列腺癌細(xì)胞中發(fā)生突變或表達(dá)下調(diào)，可能以抑癌基因作用參與前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展[20]。當(dāng)SNORD50A/B缺失時(shí)，K-Ras通路過度激活，從而刺激肺腫瘤細(xì)胞增殖和分裂[4]。snoRNAs還可作為原癌基因或抑癌基因直接參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。SNORD66、SNORD76分別定位于人染色體3q27.1和1q25.1，這兩個(gè)區(qū)域基因在人類實(shí)體瘤中最易擴(kuò)增，尤其是在非小細(xì)胞肺癌中[21]。SNORD33定位于人染色體19q13.3，該區(qū)域含有與肺腫瘤相關(guān)的潛在致癌基因[22]。以上研究表明，snoRNAs可直接依靠其轉(zhuǎn)錄或通過調(diào)控細(xì)胞周期及細(xì)胞增殖、分化、凋亡等，參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

3 snoRNAs在腫瘤診斷中的潛在作用

目前，非編碼RNA中的微小RNA和長(zhǎng)鏈非編碼RNA已被作為多種腫瘤診斷的生物標(biāo)志物。snoRNAs由于長(zhǎng)期被認(rèn)為僅執(zhí)行管家功能，很少被認(rèn)為是腫瘤診斷的生物標(biāo)志物。然而近年研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤細(xì)胞中部分snoRNAs異常表達(dá)，這為其成為腫瘤診斷潛在的生物標(biāo)志物提供了可能。有研究報(bào)道，肺癌組織SNORA80E、SNORA73B、SNORD33、SNORD66、SNORD76、SNORD78六種snoRNAs表達(dá)較正常肺組織至少高出1.5倍[3]。Nogueira Jorge等[23]報(bào)道，正常組織與腫瘤組織有28種snoRNAs差異表達(dá)。與其他部位腫瘤相比，肺癌還包含少數(shù)特定的snoRNAs，如肺鱗癌可出現(xiàn)SNORA31A、SNORA47、SNORD83B表達(dá)差異，肺腺癌可出現(xiàn)SNORD7、SNORD81、SNORD99表達(dá)差異[24]。H5sn2屬于H/ACA box snoRNAs，在人類腦膜瘤組織中表達(dá)降低[25]。SNORD113-1在肝細(xì)胞癌組織中表達(dá)下調(diào)[26]。SNORD76、SNORD78、ACA11、SNORA42在結(jié)直腸癌組織中表達(dá)明顯高于正常結(jié)直腸組織[27]。這些在腫瘤中特異性表達(dá)的snoRNAs對(duì)腫瘤診斷可能具有提示作用。另外，腫瘤特異性snoRNAs不僅存在于腫瘤組織中，在外周血中亦可穩(wěn)定檢測(cè)到，而且血液標(biāo)本取材便捷，更易被患者接受。因此，通過PCR技術(shù)定量分析在血液中穩(wěn)定存在的異常表達(dá)snoRNAs，對(duì)腫瘤診斷具有重要意義。有研究報(bào)道，檢測(cè)血漿C/D box snoRNAs中的SNORD33、SNORD66和SNORD76在區(qū)分非小細(xì)胞肺癌患者與健康人群的敏感性為81.1%、特異性為95.8%[3]。因此，這些差異表達(dá)的snoRNAs具有成為腫瘤診斷生物標(biāo)志物的潛力。

4 snoRNAs在腫瘤治療中的潛在作用

盡管snoRNAs在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的分子生物學(xué)機(jī)制尚不完全清楚，但目前研究認(rèn)為，snoRNAs有可能成為腫瘤治療的有效靶點(diǎn)。由于snoRNAs本身可作為原癌基因或抑癌基因，能夠利用siRNA、慢病毒轉(zhuǎn)染及反義寡核苷酸等手段抑制或過表達(dá)snoRNAs，這為其作為腫瘤靶向藥物奠定了基礎(chǔ)。如SNORA42在肺腫瘤組織中高表達(dá)，采用SNORA42-siRNA轉(zhuǎn)染的肺腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出SNORA42表達(dá)缺失，尾靜脈或皮下注射SNORA42-siRNA可用于治療小鼠肺腫瘤[22]。反義寡核苷酸介導(dǎo)的SNORA23表達(dá)下調(diào)能夠延緩胰腺導(dǎo)管腺癌生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移[28]。通過慢病毒轉(zhuǎn)染過表達(dá)SNORD76能夠明顯抑制腦膠質(zhì)瘤生長(zhǎng)[18]。溶瘤腺病毒能夠促進(jìn)SNORD44過表達(dá)，從而抑制結(jié)腸癌生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[29]。此外，一些snoRNAs的生物學(xué)功能依賴于二級(jí)結(jié)構(gòu)具有蛋白質(zhì)結(jié)合能力，通過破壞snoRNAs的二級(jí)結(jié)構(gòu)有可能抑制腫瘤生長(zhǎng)。因此，干預(yù)snoRNAs表達(dá)或功能狀態(tài)有可能成為腫瘤治療新的方向，但目前這方面的研究較少。

5 snoRNAs在腫瘤預(yù)后評(píng)估中的潛在作用

研究表明，腫瘤組織RNU43、RNU44、RNU48低表達(dá)與患者預(yù)后不良有關(guān)[30，31]。C/D box snoRNAs中SNORD43、SNORD44、SNORD48低表達(dá)與頭頸部鱗癌患者預(yù)后不良有關(guān)[32]。因此，snoRNAs可能與腫瘤患者預(yù)后有關(guān)，有可能成為判斷腫瘤預(yù)后的一個(gè)新指標(biāo)。有研究報(bào)道，與SNORA42低表達(dá)的非小細(xì)胞肺癌患者比較，SNORA42高表達(dá)患者生存時(shí)間更短[22]。SNORD47高表達(dá)的神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者較SNORD47低表達(dá)患者總體生存期更長(zhǎng)[19]。肝癌組織中SNORA18L5表達(dá)變化與患者生存時(shí)間密切相關(guān)[33]。Okugawa等[27]報(bào)道，SNORD42、SNORD21能夠預(yù)測(cè)結(jié)直腸癌患者預(yù)后。這些研究結(jié)果提示，snoRNAs對(duì)腫瘤預(yù)后評(píng)價(jià)具有一定價(jià)值，有可能成為判斷腫瘤預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物。

綜上所述，snoRNAs主要分為C/D box snoRNAs、H/ACA box snoRNAs兩類，二者功能主要為介導(dǎo)rRNA的2′-O-甲基化和假尿苷化；snoRNAs可通過調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、凋亡等參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，有可能成為腫瘤診斷和預(yù)后判斷的生物標(biāo)志物以及潛在的治療靶點(diǎn)。但目前對(duì)snoRNAs在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中作用的研究尚處于起步階段，仍需要進(jìn)一步深入研究。