劉穎軍 陳文慧 趙建夫★

惡性腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移涉及多個(gè)生物學(xué)過(guò)程：癌細(xì)胞可以通過(guò)單個(gè)細(xì)胞或集體遷移進(jìn)入淋巴管或血流，并定植于遠(yuǎn)處器官［1］。因此如果能早期進(jìn)行患者的惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并據(jù)此提早進(jìn)行預(yù)防干預(yù)，將會(huì)提高患者的生存率。隨著高通量RNA 測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)小型非編碼RNA（Small non-coding RNAs，sncRNAs）作為生物標(biāo)記物在腫瘤的診斷和治療上具有潛在價(jià)值［1-2］。而tRNA 衍生片段（tRNA-derived fragments，tRF）作為一種新興調(diào)節(jié)性sncRNAs，其生物學(xué)功能逐漸受到關(guān)注。在過(guò)去，tRF被認(rèn)為是 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（transfer RNA，tRNA）降解過(guò)程中產(chǎn)生的隨機(jī)副產(chǎn)物，但隨著對(duì)sncRNAs 的深入研究及高通量技術(shù)的發(fā)展，tRF 被發(fā)現(xiàn)其通過(guò)特定的生物學(xué)功能及表達(dá)模式參與腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、代謝性疾病、免疫性疾病等疾病的發(fā)生發(fā)展［3］?，F(xiàn)對(duì)tRF 的生物功能及其分子機(jī)制展開(kāi)綜述。

1 tRNA 衍生片段

1.1 tRF 的生物產(chǎn)生、分類

根據(jù)tRNA 對(duì)前tRNA 或成熟tRNA 不同的切割位點(diǎn)，主要分為兩大類。

1.1.1 tRNA 衍生的應(yīng)激誘導(dǎo)RNA（tRNA-Derived Stress-Induced RNA or tRNA halves，tiRNA）

tiRNA 是在應(yīng)激條件下主要由血管生成素（Angiogenin，ANG）在細(xì)胞質(zhì)特異性切割成熟tRNA 的反密碼子環(huán)形成的tRNA 片段，長(zhǎng)度約為30～50 nt，分為tiRNA-5 和tiRNA-3［4］。近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)了一種性激素依賴性tRNA 衍生RNA（Sex Hormone-dependent TRNA-derived RNAs，SHOTRNAs）在性激素受體陽(yáng)性的乳腺癌和前列腺癌中特異性過(guò)表達(dá)促進(jìn)惡性細(xì)胞增殖［5］。

1.1.2 tRNA 衍生小RNA 片 段（tRNA-derived small fragments，tRFs）

tRFs 為前tRNA 或成熟RNA 在細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核裂 解形 成的tRNA 片 段，長(zhǎng) 度約 為14～30 nt［4］。目前已發(fā)現(xiàn)的tRFs 主要分為五大類：tRF-1、tRF-2、tRF-3、tRF-5 和i-tRF［5］。tRF-1 是由RNase Z 核酸內(nèi)切酶或其細(xì)胞質(zhì)同系物ELAC2 對(duì)前tRNA 末端的3′尾序列進(jìn)行切割形成，其末端終止于多聚-U，因此也被稱為3′U-tRF［5］。tRF-2 是近年來(lái)在乳腺癌細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)tRNA 的反密碼子環(huán)中分解產(chǎn)生的一 種tRF 亞 型，它來(lái)源 于tRNAGlu、tRNAAsp、tRNAGly和tRNATyr，因此不具備5′端 和3′端［6］。tRF-3 是由ANG、Dicer 或RNase A 超家族成員切割成熟tRNA T?C 環(huán)形成，多包含成熟tRNA 3′端所具有的CCA 尾序列，分為tRF-3a、tRF-3b［4］。tRF-5 主要由Dicer 酶依賴的方式裂解成熟tRNA的D 環(huán)或D 環(huán)和反密碼子環(huán)之間的莖形成，部分由ANG 核酸內(nèi)切酶形成［7］，可分為tRF-5a、tRF-5b 和tRF-5c［4］。i-tRF 來(lái)自于成熟tRNA 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其命名方式取決于tRNA 的5′末端起始的位置，可分為D-tRF、A-tRF、V-tRF［4］。

1.2 tRF 的生物功能

1.2.1 miRNA 樣作用

研究發(fā)現(xiàn)tRFs 長(zhǎng)度多小于30 nt，與miRNA 相似，由此推測(cè)其可能具有與miRNA 一樣的性質(zhì)：tRFs 可以通過(guò)參與形成RNA 誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RNA Induced Silencing Complex，RISC），并直接結(jié)合靶向信使核糖核酸（messenger RNA，mRNA）的非編碼區(qū)來(lái)誘導(dǎo)基因沉默［8-10］。tRF-5s 直接與Ago 1（Argonaute1）結(jié)合靶向并切割內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄子影 響mRNA 的穩(wěn)定 性［10］。此 外，Deng 等［11］發(fā) 現(xiàn)tRF5-GluCTC 一方面通過(guò)與Ago4 蛋白結(jié)合形成RISC 誘導(dǎo)基因沉默的典型miRNA 途徑來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)，另一方面與Ago1 結(jié)合通過(guò)載脂蛋白E 受體2（Apolipoprotein E receptor 2，APOER2）的3′UTR 靶點(diǎn)相互作用這一非典型方式引導(dǎo)tRF5-GluCTC 進(jìn)行基因調(diào)節(jié)。在B 細(xì)胞淋巴瘤中低表達(dá)的tRNA-3s（CU1276）可作為miRNA 片段靶向抑制RPA1表達(dá)，抑制細(xì)胞增殖并調(diào)節(jié)對(duì)DNA 損傷的分子反應(yīng)。綜上，tRF 可通過(guò)與不同的Ago 蛋白結(jié)合，以典型或非典型的miRNA 途徑調(diào)節(jié)［12-13］基因表達(dá)在腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。此外，tRF-3s 具有特殊的堿基表達(dá)使tRF 與靶基因mRNA 的堿基配對(duì)減少?gòu)亩訌?qiáng)基因沉默［14］。但tRF 不一定是通過(guò)與mRNA 靶點(diǎn)特異性結(jié)合調(diào)節(jié)基因表達(dá)。細(xì)菌tRF-IletRF-5X 從大腸桿菌外膜囊泡釋放后可轉(zhuǎn)移至結(jié)直腸癌細(xì)胞中，與人類宿主miRNA 和/或tRF 競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合MAP3K4mRNA 3′UTR 基因表達(dá)下調(diào)［15］。

1.2.2 結(jié)合RNA 結(jié)合蛋白

tRF 可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合RNA 結(jié)合蛋白（RNABinding Protein，RBP）來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)。缺氧誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生的tRF-2 通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合RBP Ybox 結(jié)合蛋白1（Y-box binding protein，YBX1）的3′-UTR 以抑制癌細(xì)胞中多種致癌轉(zhuǎn)錄物的穩(wěn)定性，下調(diào)致癌基因表達(dá)來(lái)抑制腫瘤增殖轉(zhuǎn)移［6］。在甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞中tiRNA-Gly 直接結(jié)合RBP重組人RNA 結(jié)合基序蛋白17（Recombinant Human RNA Binding Motif Protein 17，RBM17）的UHM 結(jié)構(gòu)域，通過(guò)RBM17 介導(dǎo)的選擇性剪接使RBM17從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核并激活MAP4K4致癌［16］。

1.2.3 蛋白質(zhì)翻譯

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)tRF 具有促進(jìn)或抑制翻譯的作用。一些具有特殊的堿基結(jié)構(gòu)的tRF 可抑制蛋白質(zhì)翻譯，包括mTOG、Ψ 以及G-四鏈體結(jié)構(gòu)［17-18］。tRF 還可通過(guò)多種方式與核糖體作用來(lái)調(diào)節(jié)翻譯。Gebetsberger 等［10，18］發(fā)現(xiàn)應(yīng)激條件下嗜鹽太古菌中產(chǎn)生的Val-tRF 不僅能夠與小核糖體亞基結(jié)合使mRNA 從起始復(fù)合物中移位，還可以抑制肽鍵的形成協(xié)同抑制蛋白質(zhì)翻譯。ANG 誘導(dǎo)產(chǎn)生的5′tiRNAs 可代替mRNA 與翻譯起始因子eIF4A/F/G結(jié)合以抑制翻譯并誘導(dǎo)應(yīng)激顆粒的組裝［18］。根據(jù)Kim 等［19］的研究，3′tsRNA-Leu-CAG 與核糖體蛋白S28mRNA 的編碼區(qū)和3′非翻譯區(qū)結(jié)合，改變其次級(jí)結(jié)構(gòu)并促進(jìn)翻譯過(guò)程，同時(shí)維持人類核糖體的生物發(fā)生。

1.2.4 表觀遺傳調(diào)控

目前發(fā)現(xiàn)部分tRF 通過(guò)Piwi-piRNA 通路在生殖細(xì)胞和干細(xì)胞發(fā)育中介導(dǎo)表觀遺傳學(xué)調(diào)控［20］。在豬性腺和腎臟細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)5′tRFWal（CAC）、5′tRFGly（GCC）可與PiWi4 蛋白結(jié)合，同時(shí)對(duì)人類癌細(xì)胞分離的PIWIL4/RNA 復(fù)合物進(jìn)行免疫沉淀分析亦發(fā)現(xiàn)這兩種5′tRF 分子最普遍，因此這兩種分子有可能作為piRNA 與PiWi4 蛋白結(jié)合參與調(diào)節(jié)表觀遺傳調(diào)控并可能對(duì)癌細(xì)胞的增殖轉(zhuǎn)移發(fā)揮作用［10］。

1.2.5 調(diào)節(jié)細(xì)胞周期

tRF 可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期影響疾病進(jìn)展。在胃癌組織中tRF-33-P4R8YP9LON4VDP 顯著低表達(dá)，它通過(guò)在G0/G1 期阻斷細(xì)胞周期來(lái)抑制胃癌細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移并誘導(dǎo)凋亡［21］。一些tRF 可通過(guò)形成Caspase 表型以調(diào)節(jié)凋亡小體的形成。由炎性細(xì)胞因子介導(dǎo)產(chǎn)生的tRF-21 在胰腺導(dǎo)管腺癌通過(guò)SRSF5/tRF-21/hnRNP L/caspase 9/ mH2A1 調(diào)節(jié)軸促進(jìn)胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞惡性表型形成以介導(dǎo)侵襲轉(zhuǎn)移［22］。

2 tRF 與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移

隨著對(duì)tRF 研究的深入，tRF 被發(fā)現(xiàn)在腫瘤發(fā)生發(fā)展的各個(gè)環(huán)節(jié)中異常表達(dá)并通過(guò)各種機(jī)制調(diào)節(jié)腫瘤進(jìn)展，其在其發(fā)揮的作用不容小覷。

2.1 乳腺癌

tRF 以多種機(jī)制在乳腺癌侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用，包括miRNA 樣作用或與RBP 結(jié)合等。tRF 可作為miRNA 直接與mRNA 靶點(diǎn)結(jié)合來(lái)調(diào)控乳腺癌進(jìn)展。Mo 等［23］發(fā)現(xiàn)tRF-17-79mp9pp 在BC 的侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程中低表達(dá)，它作為miRNA 與血小板反應(yīng)蛋白（thrombospondin1，THBS1）3′UTR 結(jié)合并通過(guò)THBS1/TGF-b1/smad3 信號(hào)通路來(lái)抑制腫瘤進(jìn)展。tRF 與RBP 結(jié)合參與BC 的侵襲轉(zhuǎn)移。在乳腺癌組織過(guò)表達(dá)的5′-tRF-GlyGCC直接與脂肪和肥胖相關(guān)蛋白結(jié)合并增加脂肪和肥胖相關(guān)基因（Fat mass and obesity-associated，F(xiàn)TO）去甲基化酶的活性，減少eIF4G1 甲基化，抑制細(xì)胞自噬，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移［24］。腫瘤抑制因子RUNX1可能通過(guò)抑制ts-112 的上調(diào)以防止乳腺上皮細(xì)胞過(guò)度增殖來(lái)發(fā)揮抑癌作用［25］。近期一項(xiàng)研究利用單細(xì)胞RNA 測(cè)序技術(shù)鑒定出與乳腺癌肝腦轉(zhuǎn)移中腫瘤內(nèi)異質(zhì)性和免疫抑制微環(huán)境相關(guān)的基因和信號(hào)通路并發(fā)現(xiàn)tRFs 可能在乳腺癌對(duì)PD-1/L1mi免疫耐藥機(jī)制中發(fā)揮作用，但確切的機(jī)制還有待進(jìn)一步探索［26］。綜上，tRF 可通過(guò)調(diào)控基因表達(dá)、蛋白質(zhì)翻譯等途徑調(diào)節(jié)乳腺癌進(jìn)展。

2.2 結(jié)直腸癌

目前tRF 對(duì)結(jié)直腸癌惡性侵襲轉(zhuǎn)移的研究主要集 中miRNA 樣作用 調(diào)控基 因表達(dá)［12，27-28］。Huang 等［29］發(fā)現(xiàn)了一個(gè)來(lái)自tRNALeu和pre-miRNA在結(jié)直腸癌中低表達(dá)的片段tRF/miR-1280，其通過(guò)與JAG2 3′UTR 直接結(jié)合抑制Notch/Gata 和miR-200b 信號(hào)通路抑制結(jié)直腸癌增殖轉(zhuǎn)移。缺氧可能是影響結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖遷移的一個(gè)關(guān)鍵因素。缺氧誘導(dǎo)ANG 產(chǎn)生的5′tiRNA-His-GTG 在結(jié)直腸癌組織中表達(dá)上調(diào)，與Ago1 和Ago3 結(jié)合靶向LATS2 抑制Hippo 信號(hào)通路，促進(jìn)促增殖和抗凋亡相關(guān)基因的表達(dá)［28］。tRF 還可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期來(lái)參與調(diào)控結(jié)直腸癌進(jìn)展。Lu 等［30］發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌組織中過(guò)表達(dá)的tRF-3022b 與半乳糖結(jié)合蛋白1（galectin 1，LGALS1）和巨噬細(xì)胞遷移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）結(jié)合，其下調(diào)能夠阻斷結(jié)直腸癌細(xì)胞的G2/M 期，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。綜上，tRF 可在基因調(diào)控、細(xì)胞周期、缺氧等方面調(diào)控結(jié)直腸癌侵襲轉(zhuǎn)移。

2.3 胃癌

tRF 主要在胃癌侵襲轉(zhuǎn)移中以miRNA 樣片段與Ago 結(jié)合形成RISC 復(fù)合物介導(dǎo)基因沉默［11，31-32］。在胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者中過(guò)表達(dá)的tRF-3017A 通過(guò)與Ago2 特異性結(jié)合形成RISC 復(fù)合物來(lái)下調(diào)抑癌基因NELL2表達(dá)，促進(jìn)胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移［33］。tRF 也可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期來(lái)影響胃癌進(jìn)展。Shen 等［21］發(fā)現(xiàn)在胃癌組織中低表達(dá)的tRF33-P4R8YP9LON4VDP 通過(guò)在G0/G1 期阻斷細(xì)胞周期，抑制癌細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移并誘導(dǎo)凋亡［21］。

2.4 肺癌

近年關(guān)于肺癌的研究越來(lái)越多。在肺腺癌細(xì)胞中高表達(dá)的tsRNA-5001a 與腫瘤抑癌基因GADD45G結(jié)合，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖［34］。在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)的AS-tDR-007333 通過(guò)與內(nèi)源 性熱休克蛋白β-1（Heat Shock Protein β-1，HSPB1）特異性結(jié)合，激活MED29促進(jìn)其惡性增殖［35］。該tRF 分子還可通過(guò)刺激ELK4 的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)MED29啟動(dòng)子的活性并增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄，協(xié)同促進(jìn)惡性增殖［35］。

2.5 其他腫瘤

tRF 也在其他腫瘤如前列腺癌、甲狀腺癌、肝細(xì)胞癌、膽囊癌、胰腺癌、宮頸癌、卵巢癌等中的惡性侵襲中發(fā)揮作用。但相關(guān)研究較少，可能與它們的發(fā)生率低有關(guān)，但對(duì)tRF 在它們的發(fā)生、侵襲中的作用不容忽視。

3 總結(jié)與展望

惡性腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移在臨床上是一大難題，盡早地發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的惡性行為并進(jìn)行干預(yù)可極大地提高患者的生存率。tRF 作為一種非侵入性的生物標(biāo)志物，在臨床檢驗(yàn)具有方便快捷、無(wú)創(chuàng)安全的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)檢測(cè)患者體液中的tRF 表達(dá)以動(dòng)態(tài)檢測(cè)患者腫瘤進(jìn)展、治療效果，可及時(shí)調(diào)整治療方案、減輕患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)、提高患者依從性。盡管目前對(duì)tRF 在惡性腫瘤進(jìn)展的具體機(jī)制研究仍較少，但現(xiàn)有的研究已經(jīng)為tRFs 在癌癥進(jìn)展中的生物功能提供了寶貴的見(jiàn)解。期待有更多的研究發(fā)現(xiàn)在癌癥進(jìn)展過(guò)程中tRF 的生物學(xué)作用，為腫瘤的早期診斷及腫瘤提供新方向。