茍稼祥，李 湞 綜述，符德元 審校

(1.大連醫(yī)科大學研究生院，遼寧 大連 116044；2.天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院國家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學研究中心，天津 300381；3.蘇北人民醫(yī)院甲乳外科，江蘇 揚州 225001)

據(jù)美國癌癥協(xié)會(ACS)統(tǒng)計，2021年美國預計新增惡性腫瘤患者1 898 160例，新增癌癥死亡608 570例，嚴重影響人類生命健康[1]。有氧糖酵解在腫瘤細胞的增殖過程中發(fā)揮巨大作用，磷酸甘油激酶1(phosphoglycerate kinase 1,PGK1)作為有氧糖酵解途徑重要的調節(jié)酶之一，與惡性腫瘤的不良預后密切相關。已有研究表明，PGK1的功能受一些長非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)的調控。因此，探討lncRNA通過調控PGK1進而影響腫瘤細胞增殖的機制，顯得尤為重要。

1 PGK1與腫瘤細胞的增殖及代謝

能量代謝改變是腫瘤的特征之一，即使在有氧環(huán)境下，腫瘤細胞也會優(yōu)先選擇糖酵解途徑提供能量，這就是腫瘤細胞的有氧糖酵解理論，也稱為Warburg效應[2]。導致這一結果的原因有兩點：(1)已經(jīng)證實，腫瘤細胞中經(jīng)常會發(fā)生線粒體DNA(MtDNA)突變和核DNA中的線粒體基因(nDNA)突變，從而導致能量代謝的改變[3]。(2)更為重要的是，糖酵解酶及糖酵解中間產(chǎn)物在腫瘤的增殖過程中有重要作用，腫瘤細胞對它們的需求甚至超過了對ATP的需求[4]，如丙酮酸激酶PKM2參與了大分子生物合成(如核酸)的調節(jié)[5]，并作為磷酸激酶磷酸化組蛋白H3以促進腫瘤的發(fā)生[6]。PGK1作為有氧糖酵解途徑重要的調節(jié)酶之一，催化高能磷酸基從1,3-二磷酸甘油酸(1,3-bisphosphoglycerate;1,3-BPG)可逆轉移至二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)，生成三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)和3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,3-BP)，可關鍵調節(jié)有氧糖酵解，促進腫瘤細胞的增殖。PGK1的這種調節(jié)有氧糖酵解的作用通過多種機制實現(xiàn)，包括：(1)腫瘤細胞在缺氧條件下會增加HIF-1α的表達，通過HIF-1α-PGK1軸，導致PGK1過表達，增強Warburg效應，從而促進腫瘤細胞的增殖和轉移;(2)腫瘤細胞可能通過PIM1-MYC-PGK1途徑增強有氧糖酵解，促進腫瘤的增殖和轉移;(3)PGK1-CXCR4/CXCL12/β-catenin途徑可正向調控，促進腫瘤細胞的增殖和轉移;(4)PGK1過表達可通過上調PGK1/AKT/mTOR致癌通路，導致腫瘤細胞的增殖;(5)PGK1可上調轉移相關因子EGR1、血管生成誘導因子61(CYR61)及其下游轉錄因子FOS和JUN的表達，促進結腸癌轉移[7]。

2 LncRNA簡介

在人類基因組中，大約93%的DNA可以經(jīng)轉錄獲得mRNA，而這些mRNA僅2%為可經(jīng)翻譯獲得蛋白質，其余98%mRNA不能經(jīng)翻譯獲得蛋白質，稱為非編碼RNA(ncRNA)，其中超過200個堿基的稱為lncRNA[8]。PONTING等[9]根據(jù)與親本基因或鄰近基因的關系將lncRNA分為5類：正義lncRNA(sense lncRNA)；反義lncRNA(antisense lncRNA)；雙向lncRNA(bidirectional lncRNA)；基因間lncRNA(intergenic lncRNA)和內含子lncRNA(intronic lncRNA)。自從20世紀80年代，科學家利用差異雜交篩選cDNA文庫來克隆和研究具有組織特異性和時間表達模式的基因，發(fā)現(xiàn)了第1個非編碼基因lncRNA H19[10]。大多數(shù)人一直認為這些沒有編碼蛋白質功能的RNA片段只不過轉錄翻譯過程中產(chǎn)生的“噪音”。隨著研究的不斷深入，LEE等[11]根據(jù)前人的研究成果，證明lncRNA在表觀遺傳中具有重要作用?，F(xiàn)在一般認為，lncRNA具有多樣的調控機制：(1)細胞核內的lncRNA。順式調控作用，其可通過招募轉錄因子、組蛋白修飾因子等方式或根據(jù)堿基配對形成RNA-DNA復合物，結合在轉錄位置附近調控鄰近基因的表達[12]；反式調控作用，也可被轉運到轉錄位置的遠處，結合在不同染色體的不同結合位點，廣泛或特異的影響多個或某個特定基因的表達[9]；還可影響編碼基因的轉錄后修飾[13]。(2)細胞質中的lncRNA?？捎绊憁RNA的穩(wěn)定性和翻譯,也可通過調控細胞內蛋白質的轉錄后修飾，影響細胞信號轉導[13]；也可作為競爭性內源性lncRNA與miRNA發(fā)生配對，預防m(xù)iRNA與靶mRNA的結合[14]；還可以調控miRNA的加工過程，或被加工為miRNA[15]。

3 LncRNA通過調控PGK1影響腫瘤細胞增殖

近年來，對lncRNA對腫瘤細胞的作用機制的研究如火如荼。大量國內外研究證據(jù)表明，lncRNA通過上調或下調PGK1的表達、抑制PGK1的泛素化降解、增強PGK1的穩(wěn)定性等機制影響有氧糖酵解，與惡性腫瘤細胞的增殖明顯相關。

3.1LncRNA通過上調PGK1分泌促進腫瘤細胞增殖 2020年，CAO等[16]的研究表明，LncRNA MSC-AS1通過誘導 PGK1 的表達促進肝癌細胞(HCC)的發(fā)生。2021年，CARDOSO等[17]證明，lncRNA MVIH 作為 miR-302a 海綿，上調PGK1的分泌，人膠質母細胞瘤(GB)細胞中的 lncRNA MVIH 沉默顯著降低了糖酵解、細胞生長、遷移和侵襲，并使 GB 細胞對西地尼布敏感。WANG等[18]證實，lncRNA LINC01559 通過上調 PGK1 和下調 PTEN 以觸發(fā)磷脂酰肌醇3-激酶/絲氨酸/蘇氨酸激酶 (PI3K/AKT)通路，促進胃癌進展。張冬艷等[19]在肝癌細胞(HCC)中,檢測在過表達lncRNA UPK1A-AS1的基礎上干擾HIF-1α的表達后,肝癌細胞葡萄糖消耗及乳酸生成水平,低氧反應元件(HRE)活性水平和糖酵解關鍵酶PGK1的表達情況,結果表明lncRNA UPK1A-AS1通過穩(wěn)定HIF-1α的表達上調PGK1表達,進而促進肝癌細胞的糖酵解水平。PAN等[20]通過功能實驗研究lncRNA HCG18和miR-365a-3p對骨肉瘤(OS)細胞生長的影響，發(fā)現(xiàn)HCG18 在OS細胞系中的表達增加，敲低HCG18可抑制OS 細胞增殖；他們進一步研究其機制，lncRNA HCG18通過海綿化 miR-365a-3p直接靶向其3′UTR以增加有氧糖酵解來提高PGK1的表達，促進有氧糖酵解促進OS細胞增殖。

3.2LncRNA通過下調PGK1分泌抑制腫瘤細胞增殖 2012年，YUAN等[21]的研究表明，lncRNA MVIH 通過抑制 PGK1的分泌來激活誘導腫瘤的血管生成，并可作為肝細胞癌患者肝切除術后無復發(fā)生存率低的預測因子。2020年，WANG等[22]證明，RPS24c 同種型是腫瘤血管生成的主要促進因素之一，lncRNA MVIH與RPS24c mRNA相互作用,增強彼此的穩(wěn)定性，從而通過抑制 PGK1 的分泌來激活結直腸癌(CRC)中的腫瘤血管生成。2022年，HU等[23]發(fā)現(xiàn)lncRNA DICER1-AS1通過將轉錄因子YY1募集到DICER1啟動子來促進其正義基因 DICER1的轉錄，DICER1 進一步促進miR-5586-5p 的成熟，從而抑制了糖酵解基因PGK1 的表達，抑制胰腺癌(PC)的糖酵解和腫瘤發(fā)生。

3.3LncRNA通過抑制PGK1的泛素化降解促進腫瘤細胞增殖 2017年，TAO等[24]的研究表明，lncRNA MetaLnc9 可與糖酵解激酶 PGK1 相互作用并阻止其在非小細胞肺癌(NSCLC)中的泛素化，導致致癌AKT/mTOR 信號通路的激活，促進體外NSCLC 細胞的遷移和侵襲。2019年，CAI等[25]的研究表明，lncRNA GBCDRlnc1作用于PGK1并抑制其在耐阿霉素(Dox)的膽囊癌細胞中的泛素化降解，導致自噬引發(fā)劑 ATG5-ATG12 偶聯(lián)物的下調，激活自噬誘導膽囊癌細胞的化學抗性。2021年JIANG等[26]的研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA甲狀腺乳頭狀癌易感候選3(PTCSC3) 在甲狀腺乳頭狀癌 (PTC) 中顯著下調，PTCSC3過表達通過直接與糖酵解途徑中的關鍵酶PGK1相互作用，促進其泛素化降解，顯著抑制PTC細胞有氧糖酵解和腫瘤生長，抑制了體內腫瘤的進展。CHU等[27]發(fā)現(xiàn) 在乳腺癌中，lncRNA LINC00926 可通過增強 E3 連接酶 STUB1 介導的 PGK1 泛素化來下調 PGK1 的表達，缺氧條件下，腫瘤細胞主要通過 FOXO3A 抑制 LINC00926 的表達并激活 PGK1 的表達，這種FOXO3A/LINC00926/PGK1 軸參與調節(jié)乳腺癌糖酵解、腫瘤生長和肺轉移；通過抑制FOXO3A或補充 LINC00926 而靶向調控PGK1可能是乳腺癌的潛在治療策略。JIANG等[28]研究發(fā)現(xiàn)lncRNA SNHG26直接與PGK1蛋白結合，抑制其泛素化并激活 Akt/mTOR 信號通路，lncRNA SNHG26的表達與舌鱗狀細胞癌(TSCC)增殖、上皮間質轉化、遷移、侵襲和順鉑耐藥呈正相關。

3.4lncRNA通過增強PGK1的穩(wěn)定性促進腫瘤細胞增殖 2022年LIANG等[29]進行體外實驗以評估lncRNA NEAT1對膠質瘤細胞增殖和糖酵解的影響，經(jīng)RNA pulldown和RIP分析發(fā)現(xiàn)lncRNA NEAT1的發(fā)夾A與 PGK1的M1結構域相互作用，從而促進 PGK1 的穩(wěn)定性，敲低lncRNA NEAT1顯著抑制了膠質瘤細胞的增殖和糖酵解。

3.5其他機制 2021年，LUO等[30]在胰管腺癌(PDAC)中，通過hub基因和CEGs的整合表達和生存分析表明，lncRNA NR2F1-AS1競爭性地海綿吸收miR-146a5p和miR-877-5p，存在NR2F1-AS1-miR-146a-5p/miR-877-5p-GALNT10/ZNF532/SLC39A1/ PGK1/LCO3A1/NRP2/LPCAT2/PSMA4網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡與PDAC的預后顯著相關。PARK等[31]發(fā)現(xiàn)在MMTV-PyVT小鼠中，lncRNA Neat1可結合并形成支架橋，組裝成 PGK1/PGAM1/ENO1 復合物，促進底物通道，實現(xiàn)高效糖酵解，靶向阻斷l(xiāng)ncRNA Neat1，嚴重損害腫瘤的起始、生長和轉移，消除lncRNA Neat1依賴性腫瘤發(fā)生和進展。2022年ZHU等[32]發(fā)現(xiàn)了一種c-MYC響應的lncRNA，即glyco lncRNA，是糖酵解酶PGK1、PGAM1、ENO1和PKM2與乳酸脫氫酶A之間形成的骨架，增強糖酵解通量，增加ATP 產(chǎn)生，并使癌細胞在絲氨酸剝奪下存活；他們還發(fā)現(xiàn)glyco lncRNA過表達促進了喂食絲氨酸飲食小鼠的移植癌細胞生長，這表明glyco lncRNA參與了癌細胞的代謝重編程過程。

這些證據(jù)充分說明，lncRNA不僅僅是轉錄翻譯過程中產(chǎn)生的“噪音”，大多數(shù)lncRNA通過許多途徑參與腫瘤細胞的增殖，與其預后明顯相關。尤其是lncRNA通過調控PGK1的表達，影響腫瘤細胞的有氧糖酵解，進而影響腫瘤細胞增殖這條途徑已經(jīng)具有非常完備和充分的證據(jù)。

4 總結與展望

能量代謝改變是惡性腫瘤的重要特征，腫瘤細胞通過有氧糖酵解為其提供大量的代謝所需能量和糖酵解中間產(chǎn)物，這對腫瘤細胞的增殖至關重要。LncRNA不僅僅是轉錄翻譯過程中產(chǎn)生的“噪音”，而是具有多種功能，包括：順式調控作用，反式調控作用，影響編碼基因的轉錄后修飾影響mRNA的穩(wěn)定性和翻譯,調控細胞內蛋白質的轉錄后修飾，影響細胞信號轉導作為miRNA的競爭性內源性lncRNA以及調控miRNA的加工過程，或被加工為miRNA。通過系統(tǒng)梳理現(xiàn)有研究成果，發(fā)現(xiàn)lncRNA通過調控糖酵解的關鍵酶之一PGK1的表達，影響腫瘤細胞的有氧糖酵解，促進其能量代謝的改變，進而影響腫瘤增殖，直接改變癌癥患者的生存和預后。

目前已有很多研究通過抑制PGK1的表達及其活性來抑制腫瘤細胞的增殖，延緩癌癥進展，改善患者預后，已經(jīng)取得了相當不錯的成果，但應用于臨床，還存在包括靶向性不高等在內的諸多問題[33]。受到這種啟發(fā)，可以從lncRNA著手，找到新的特異性PGK1抑制劑，以期進一步有效抑制PGK1的表達及其活性，抑制腫瘤細胞的增殖，延緩癌癥進展，改善患者預后。而且，很多研究表明除了lncRNA、miRNA、shRNA、環(huán)狀RNA等非編碼RNA對于PGK1及有氧糖酵解都存在調控作用，與腫瘤細胞的增殖及癌癥患者預后明顯相關，這也是下一步有興趣的研究者可以深入展開的方向。另外，也有一些研究表明lncRNA與其他疾病相關，如TONG等[34]證明lncRNA PGK1P2與 PGK1具有高度的序列同源性，可作為其競爭性內源性RNA調節(jié)血管生成和糖酵解代謝，參與人類蛻膜化過程，導致先兆子癇的發(fā)生，這也印證了lncRNA的重要作用，值得進一步探討。