蔡小云,呂衛(wèi)國

(浙江大學醫(yī)學院附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院,杭州 310006)

RNA結(jié)合蛋白，簡稱RBPs(RNA binding proteins),是一類經(jīng)編碼基因轉(zhuǎn)錄翻譯并且能和RNA結(jié)合的蛋白質(zhì)。近年來，越來越多的研究證明，RBPs在常見婦科腫瘤中均存在異常表達，部分與腫瘤的不良預后相關，其通過調(diào)控原癌基因和抑癌基因的表達，進而促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。復習相關文獻，并對RBPs功能與最新研究進展進行闡述，以期發(fā)現(xiàn)其臨床意義和潛在的診斷治療策略。

1 RBPs簡介

目前，在人不同細胞中，經(jīng)實驗鑒定并核實了1542 RBPs，約占所有編碼基因的7.5%[1]。RBPs能和蛋白質(zhì)、編碼基因mRNA、非編碼基因RNA相互作用從而發(fā)揮功能，任何RBPs都是由多個重復序列所組成，這些重復序列構(gòu)成識別RNA結(jié)合域。常見的RNA結(jié)合域主要包括RNA識別基序(RRM)、K同源結(jié)構(gòu)域(KH)、雙鏈RBD(dsRBD)、冷休克結(jié)構(gòu)域(CSD)、精氨酸-甘氨酸-甘氨酸結(jié)構(gòu)域(RGG)、富酪氨酸結(jié)構(gòu)域和鋅指結(jié)構(gòu)域(ZnF)等[2]。RNA結(jié)合域通過不同的排列組合，賦予了RBPs功能的多樣性。

2 RBPs的生理功能

RBPs具有多種功能，包括可變剪切，多聚腺苷酸化，調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性，亞細胞定位，蛋白翻譯等過程，一個RBPs可能具有多種功能，表明RBPs功能具有多樣性。

2.1 可變剪切 大多數(shù)基因的mRNA前體(pre-mRNA)可通過可變剪切產(chǎn)生不同的mRNA異構(gòu)體。RBPs可與小核蛋白(snRNPs)、多肽組裝成核心剪接體來控制可變剪切[3]。RNA結(jié)合蛋白QKI是肺癌中最常被下調(diào)的剪接因子之一，QKI因不能和核心剪接因子SFI競爭使NUMB mRNA外顯子12跳躍，導致不含外顯子12的NUMB異構(gòu)體不能促進增殖和激活Notch信號通路[4]。

2.2 選擇性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation，APA) 某些RBPs還協(xié)調(diào)參與大多數(shù)真核前mRNA加工的另一個關鍵步驟，即在3'末端非翻譯區(qū)(3'untranslated region，3'UTR)增加一個多聚腺苷酸尾(poly-A tail)，從而影響核輸出、成熟、mRNA穩(wěn)定性和翻譯。

2.3 影響mRNA穩(wěn)定性 影響真核細胞mRNA穩(wěn)定性有很多因素,主要包括5'cap、3'polyA tai、5'UTR、3'UTR等,其中以富集AU元件的3'UTR(ARE)研究最為廣泛透徹[5]。常見的影響mRNA穩(wěn)定性RBPs有HUR、PTBP3、LARP1、IMP1、IMP3、hnRNPD等。

2.4 亞細胞定位 mRNA在細胞核中轉(zhuǎn)錄，然后轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中并翻譯成蛋白質(zhì)。目前研究mRNA定位最為廣泛和深入的機制是沿細胞骨架進行的mRNA主動轉(zhuǎn)運。RBPs作為mRNA亞細胞定位的反式作用因子，通過識別結(jié)合mRNA分子上的定位序列，通常位于3'UTR中，兩者形成核糖核蛋白復合物(RNP)，在分子馬達的幫助下，將RNP沿細胞骨架運輸?shù)教囟ǖ膩喖毎恢?這種機制有助于維持細胞極性。

2.5 翻譯 mRNA翻譯蛋白質(zhì)的過程較為復雜，包括起始、延長、終止3個階段，RBPs主要參與mRNA翻譯起始階段。RBPs調(diào)控翻譯有3種方式：直接結(jié)合5'端帽子結(jié)構(gòu)、不依賴帽子結(jié)構(gòu)而直接識別內(nèi)部核糖體結(jié)合位點(IRES)以及與3'端結(jié)合。

2.5.1 結(jié)合5'端帽子的翻譯 真核細胞翻譯起始因子4E(eIF4E)作為RNA結(jié)合蛋白，是eIF4F翻譯起始復合體的一個組成部分。eIF4E與eIF4A(RNA解旋酶)、eIF4G(骨架分子)相互作用，并與mRNA的5'端m7G帽結(jié)合,將核糖體募集到mRNA，并開始翻譯。

2.5.2 直接識別內(nèi)部核糖體進入位點(IRES)的翻譯 內(nèi)部核糖體進入位點(IRES)是mRNA 5'UTR中的RNA結(jié)構(gòu)元件，其以不依賴5'端帽子結(jié)構(gòu)為特點選擇性促進mRNA翻譯。RBPs通過識別IRES，直接招募核糖體來促進翻譯能力的改變。如LARP3通過結(jié)合IRES方式募集進入多個核糖體，增加抗凋亡基因XIAP和EMT相關基因mRNA的翻譯，促進癌細胞的存活和侵襲[6]。

2.5.3 與3'端結(jié)合 盡管翻譯調(diào)控受5'UTR和3'UTR中的序列特異性元件介導，但影響翻譯的序列大多都位于3'UTR。如TGF-β激活翻譯元件(BAT)位于mRNA 3'UTR,在TGF-β信號缺少的情況下,hnRNPE1通過與Dab2和ILEI的mRNA的3'UTR中BAT元件結(jié)合，與真核延伸因子1 A1(eEF1A1)形成RNP復合物,阻止eEF1A1從核糖體A位點釋放，從而抑制了Dab2和ILEI的翻譯延伸。當TGF-β信號通路激活磷酸化hnRNPE1后，eEF1A1從核糖體A位點釋放，最終促進上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化[7]。

3 RBPs在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

癌癥的發(fā)生發(fā)展過程很復雜，近年來，越來越多的研究表明RBPs表達和定位的改變可影響癌基因、抑癌基因和基因組穩(wěn)定相關基因的表達，導致多種腫瘤相關表型，如增殖、凋亡、血管生成、衰老和侵襲遷移。如RNA結(jié)合蛋白PUM1在結(jié)腸癌中表達升高，過表達PUM1可促進腫瘤細胞的增殖、遷移和克隆形成[8]。肺癌中RBMS1通過抑制SLC7A11的轉(zhuǎn)錄，減少胱氨酸的攝取，促進亞鐵沉積，最終介導鐵死亡參與肺癌的發(fā)展[9]。由此可見，RBPs可能成為腫瘤治療的潛在靶點。

4 RBPs在婦科惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

在婦科惡性腫瘤中，越來越多異常表達的RBPs被人們所關注，它們通過影響癌細胞增殖、凋亡、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition,EMT)、侵襲轉(zhuǎn)移、耐藥等過程，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中扮演著重要角色，未來可能輔助早期診斷或作為腫瘤復發(fā)治療靶點，改善患者預后和延長生存時間。

4.1 RBPs與子宮頸癌 子宮頸癌的發(fā)生主要與人乳頭瘤病毒(human papilloma virus,HPV)感染相關，現(xiàn)可通過接種疫苗來預防子宮頸癌的發(fā)生。越來越多的研究表明，RBPs參與子宮頸癌的發(fā)生發(fā)展過程，RBPs可參與子宮頸癌增殖、周期、凋亡、耐藥等相關生物學進程，RBPs可能作為子宮頸癌的診斷標記物或潛在的治療靶點。Chen等[10]研究發(fā)現(xiàn)，皮剪接調(diào)節(jié)蛋白1(epithelial splicing regulatory protein 1，ESRP1)過表達可顯著抑制宮頸癌細胞增殖，ESRP1過表達能顯著降低細胞周期蛋白A2(cyclin A2)mRNA的穩(wěn)定性，進而調(diào)節(jié)細胞周期，誘導G1期阻滯，最終使腫瘤細胞增殖能力降低。QKI是RNA剪接和成熟的重要調(diào)控因子，Luo等[11]發(fā)現(xiàn)其在人宮頸癌細胞中表達降低，當過表達QKI會抑制細胞增殖，促進細胞凋亡。不僅如此，Tong等[12]論證了QKI會影響化療藥物的敏感性，QKI過表達時會增加宮頸癌細胞對順鉑和阿霉素的化療敏感性。

RBPs與RNA結(jié)合，除了結(jié)合編碼蛋白基因mRNA外，其實非編碼RNA(Non-coding RNA,ncRNA)占基因轉(zhuǎn)錄本的絕大多數(shù)，越來越多的文獻報道RBPs和非編碼RNA結(jié)合發(fā)揮生物學效應。常見的結(jié)合非編碼RNA有microRNA、lncRNA和circRNA等。首先，RBPs作為編碼基因，可作為某些miRNA的下游靶標mRNA。Tong等[12]探究證明，QKI作為miR-574-5p的靶分子，參與調(diào)控miR-574-5p介導的宮頸癌細胞的發(fā)展和轉(zhuǎn)移過程。沉默miR-574-5p時會增加QKI表達，從而抑制細胞增殖和侵襲，增加細胞凋亡。Ji等[13]研究發(fā)現(xiàn)，QKI在宮頸癌細胞中可促進circSLC26A4成環(huán)。其次，RBPs也能和lncRNA結(jié)合，在宮頸癌中，如最為常見的HuR。Xu等[14]在體外細胞實驗中證實HuR能直接結(jié)合HOXC6 mRNA并增加HOXC6 mRNA的穩(wěn)定性，進而促進宮頸癌細胞的進展。RNA免疫沉淀實驗顯示，HuR可與BBOX1-AS1(lncRNA BBOX1 antisense RNA 1)結(jié)合。當沉默BBOX1-AS1后，HOXC6 mRNA與HuR結(jié)合減少，但HuR mRNA和蛋白表達無明顯變化,表明HuR和BBOX1-AS1存在協(xié)同關系，兩者結(jié)合后會增強HuR和HOXC6 mRNA的結(jié)合。

近來，與N6-腺苷酸甲基化(m6A)相關文章一直是關注熱點。一些m6A相關分子其實也是RBPs,只是結(jié)合的是mRNA分子上特殊的堿基修飾，即甲基化的N6-腺苷酸。這種甲基化修飾被證明是可逆化的，需要甲基化轉(zhuǎn)移酶(METTL3/METTL14)、去甲基化酶(ALKBH5/FTO)和甲基化閱讀蛋白(IGFBPs/YTHDFs/YTHDCs)等共同參與。Li等[15]在宮頸癌細胞體內(nèi)實驗證明，甲基化閱讀蛋白YTHDF1和IGF2BP3能分別結(jié)合具有m6A修飾的PDK4，正向調(diào)節(jié)其翻譯延伸和mRNA穩(wěn)定性，進而調(diào)節(jié)癌細胞的糖酵解。同樣，另外一項研究結(jié)果表明，甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3在宮頸癌組織和細胞中顯著上調(diào)，這與子宮頸癌患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和不良預后密切相關。在功能上，METTL3可促進腫瘤細胞的增殖和有氧糖酵解(Warburg)；在機制上，METTL3通過招募YTHDF1增強HK2的穩(wěn)定性，從而促進宮頸癌細胞糖酵解，這或許能提供對宮頸癌治療的新見解[16]。

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，RBPs在正常和腫瘤組織中存在表達差異，一些RBPs與臨床病理分期及預后有關。Ma等[17]發(fā)現(xiàn)，宮頸癌中FUBP1 mRNA和蛋白表達均明顯高于癌旁組織，F(xiàn)UBP1表達增高與宮頸癌患者的年齡、T分期、N分期、腫瘤復發(fā)、Ki67表達呈正相關，并且FUBP1表達增高對宮頸癌的總生存率和無病生存率都具有獨立的不利預測作用，表明FUBP1可能是宮頸癌一個新的預后因子。

4.2 RBPs與卵巢癌 卵巢癌在女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤的致死率占首位，但其病因迄今一直不明，病情發(fā)展隱匿，不易早發(fā)現(xiàn)，很多患者發(fā)現(xiàn)時已是晚期。手術(shù)和化療是治療卵巢癌的主要措施，但腫瘤化療耐藥和復發(fā)一直是一個難題，而多藥耐藥是晚期卵巢癌患者化療失敗和死亡的主要原因。因此，降低耐藥性是提高晚期卵巢癌患者生存率必須解決的問題。鉑類藥物是一類廣譜抗腫瘤藥物，其中紫杉醇聯(lián)合卡鉑方案是上皮性卵巢癌的首選標準方案。Zhang等[18]在以紫杉醇為基礎的化療耐藥的卵巢癌細胞和復發(fā)性卵巢腫瘤中發(fā)現(xiàn)CPEB4升高，CPEB4過表達在體外實驗中會增加卵巢癌細胞對紫杉醇的耐藥性，反之，CPEB4敲低會提高對紫杉醇的敏感性，表明CPEB4在卵巢癌耐藥細胞中發(fā)揮著重要作用。Nie等[19]發(fā)現(xiàn)，ALKBH5在對順鉑耐藥的卵巢癌細胞中上調(diào)，并且在體內(nèi)和體外實驗中均可促進腫瘤細胞對順鉑的耐藥性，ALKBH5結(jié)合m6A修飾的JAK2，激活JAK2/STAT3信號通路，導致卵巢癌細胞對順鉑耐藥。因此，抑制ALKBH5表達可能是增加卵巢癌細胞對順鉑敏感性的一種潛在策略。對于Braca突變的上皮性卵巢癌,PARP抑制劑(PARPi)的有效率很高，但PARPi耐藥仍是一個主要的挑戰(zhàn)。Fukumoto等[20]證明，具有m6A修飾的FZD10 mRNA通過上調(diào)Wnt/β-catenin信號通路促進Braca突變的卵巢癌細胞對PARPi抵抗，但m6A去甲基化酶能通過減少FZD10 mRNA上的m6A修飾增加卵巢癌細胞對PARPi敏感性，這些發(fā)現(xiàn)闡明了一個新的PARPi耐藥調(diào)節(jié)機制。這些研究為治療卵巢癌藥物耐藥提供了一個新的視角。

RBPs也與卵巢癌細胞的增殖、周期、凋亡、轉(zhuǎn)移等過程密切相關。如抑癌基因QKI5與漿液性卵巢癌患者的腫瘤分期和不良預后呈負相關。QKI5在體外和體內(nèi)實驗中均抑制腫瘤細胞的生長和轉(zhuǎn)移[21]。同樣，另一項研究[22]將RBP數(shù)據(jù)庫、GEO數(shù)據(jù)和10例卵巢癌組織及8例正常卵巢組織的RNA-seq數(shù)據(jù)整合，發(fā)現(xiàn)CELF2在卵巢癌中表達下調(diào)，并且與卵巢癌患者的總生存率(overall survival，OS)和無進展生存率(progression-free survival，PFS)呈正相關。CELF2表達改變導致卵巢癌細胞在體內(nèi)外增殖、遷移和侵襲的改變。這些研究都為卵巢癌的治療提供了新的、潛在的靶點。

近年來，越來越多的文章報道卵巢癌中非編碼RNA和RBPs結(jié)合，最多見的是circRNA。circRNA呈封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不受RNA外切酶影響，表達更穩(wěn)定，不易降解。近年來，circRNA除了經(jīng)典的競爭性內(nèi)源microRNA(ceRNA)機制外，另一個主要是與RBPs結(jié)合。Chen等[23]在卵巢癌細胞中發(fā)現(xiàn)過表達Circ-NOLC1會增加細胞的增殖、遷移和侵襲能力;生物信息學分析和RNA免疫沉淀實驗表明，Circ-NOLC1可與RNA結(jié)合蛋白ESRP1結(jié)合，過表達Circ-NOLC1能明顯增加ESRP1表達水平，而下調(diào)Circ-NOLC1表達則結(jié)果相反。表明Circ-NOLC1可能通過結(jié)合ESRP1促進卵巢癌的發(fā)生和發(fā)展。

在卵巢癌中，與m6A相關的RNA結(jié)合蛋白分子也是研究熱點。如m6A閱讀蛋白YTHDF1[24]在卵巢癌中高表達，其上調(diào)與卵巢癌患者的預后不良有關，它通過與m6A修飾的EIF3C mRNA結(jié)合，不影響mRNA表達量而是增加EIF3C的翻譯，EIF3C是蛋白質(zhì)翻譯起始因子EIF3的一個亞基，能促進整體翻譯輸出，從而促進卵巢癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。這條YTHDF1-EIF3C軸可能作為開發(fā)治療癌癥的靶點。Huang等[25]表明，去甲基化酶FTO表達在卵巢癌中上調(diào)，能抑制卵巢癌干細胞的自我更新和腫瘤發(fā)生，當沉默F(xiàn)TO,腫瘤干性標記物SOX2、OCT1、NANOG等表達明顯升高，揭示了FTO在卵巢癌中發(fā)揮一個抑癌功能。

4.3 RBPs與子宮內(nèi)膜癌 子宮內(nèi)膜癌是女性生殖系統(tǒng)中常見的癌癥之一，相關RBPs的研究仍在發(fā)展階段。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，Ccdc124是與各種mRNA相互作用的胞質(zhì)分裂相關RBP。研究者通過免疫組化檢測表明，Ccdc124不僅在子宮內(nèi)膜癌表現(xiàn)強陽性(95.4%)，同時在膀胱癌(68.4%)和卵巢癌(86.8%)中呈強陽性，表明Ccdc124可作為一種新型癌細胞標記物[26]。Zhang等[27]在子宮內(nèi)膜癌中發(fā)現(xiàn)IGF2BP1表達增加，并且該蛋白的高表達與不良預后相關。IGF2BP1過表達可促進細胞增殖并調(diào)節(jié)細胞周期和癌癥進展。IGF2BP1可識別PEG10 mRNA的3'UTR中的m6A位點，并募集PABPC1以增強PEG10 mRNA的穩(wěn)定性，從而促進PEG10蛋白的表達，表明IGF2BP1在子宮內(nèi)膜癌中以m6A依賴性調(diào)節(jié)機制發(fā)揮著重要作用。

5 展望和結(jié)語

RBPs蛋白功能廣泛，迄今已報道了多個RBPs，功能研究得比較完善，但隨著科學技術(shù)的進步，新的RBPs正不斷地被鑒定出來，RBPs的功能也將不斷豐富。目前，差異化表達RBPs在婦科腫瘤中已有多篇報道，可能成為腫瘤診斷和預后新的標志物。RBPs表型研究主要集中在其增殖、周期、凋亡和遷移侵襲能力，與耐藥相關的文章仍較少，這可成為新的研究方向。與m6A相關的RNA結(jié)合蛋白也不斷刷新人們的知識邊界，相信未來一定會有更新的研究成果值得學習。