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Lnc RNA 在食管癌中的研究进展*

2020-12-13申文豪黄俊星

南通大学学报(医学版) 2020年3期
关键词:染色质甲基化调节

王 鹏,申文豪,郭 卿,张 玮,姚 娟,余 磊,杨 颂,黄俊星*

(南通大学第五附属医院肿瘤科,泰州 225300)

食管癌(esophageal cancer,EC)的发病率在全世界所有癌症中排名第八,已经成为第六大死亡原因[1],尽管多学科治疗取得了一定的进展,但5年生存率仍<20%[2]。EC 的发病率正在迅速上升,发病机制尚不清楚,同时发病率显示出地理性差异[3-4]。EC 分为食管腺癌(esophageal adenocarcinoma,EAC)和食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)两种病理类型[1]。西方国家的主要组织学类型是EAC,而亚洲国家的主要类型为ESCC,并在世界范围内占主导地位。ESCC 和腺癌的机制各有不同。EAC 主要的易感原因是上皮化生,这可能是长期暴露于酸和胆汁回流所致,如巴雷特食管和慢性气体食管反流病[5]。ESCC 的发生系多种致病因素相互作用的结果。类似于其他肿瘤,ESCC 不仅具有遗传倾向性,在EC 的发展过程中还存在突变累积及相互作用的多因素、多阶段复杂过程。研究[6]证实,癌基因的激活和抑癌基因的失活是EC 发生、发展过程中的重要分子机制。早期EC 可通过治疗性手术及内镜下黏膜剥离术(endoscopic submucosal dissection,ESD)等手段有效治疗,但对于晚期病例,治疗策略有限[7]。晚期EC患者通常存在淋巴结及远处转移,因此不具备根治性手术治疗指征。目前对这些患者的标准治疗是化疗序贯放疗,或同步放化疗。然而,治疗抵抗和肿瘤复发是EC 治疗的主要障碍,也是导致预后不良的关键问题[8]。

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是不具备蛋白编码功能的RNA,根据RNA 长度可以分为两类,短链非编码RNA(如microRNA、siRNA 等)和长链非编码RNA(Lnc RNA)。NcRNAs 参与调控基因生命周期的全过程,从转录到mRNA 剪接,再到RNA 的衰变和翻译。microRNA 是一类长度约为20~23 nt 的非编码型小分子RNA。研究发现microRNAs可调控超过半数的mRNA,同时一种microRNA 也可以调控几百个目标基因的靶点。microRNA 作为重要的基因调控因子,失调时会导致多种类型疾病的发生,其中包括恶性肿瘤[9]。

Lnc RNA 不具备蛋白编码功能,长度>200 个核苷酸,Lnc RNA 缺乏有意义的开放阅读框,表达具有时空特异性,不编码蛋白质。人类基因组计划显示,编码蛋白质的基因组比例不到2%,≥98%的基因组被转录到ncRNA。76%的ncRNA 发现被转录成Lnc RNA,多数被RNA 聚合酶Ⅱ转录。Lnc RNA 的异常表达与肿瘤的发生和发展相关。Lnc RNA 可直接与DNA、RNA 和蛋白质相互作用,调节机制具有多样性,在表观遗传调控、转录和转录后调控中均发挥了核心作用[10]。研究[11-12]表明,Lnc RNA 通过多种调控活动参与基因表达的调控,包括染色质重塑,转录和转录后调控(定位于染色质),mRNA 剪接,microRNA海绵化及与蛋白质的相互作用。最近的证据[11]表明,大量的Lnc RNA 在EC 中失调,Lnc RNA 的表达改变在EC 的特征,干性和放化疗耐药性中起着关键作用,并可能成为EC 的生物标志物和靶标。因此,进一步深入Lnc RNA 的功能及作用机制,可能为肿瘤的诊疗提供新的重要线索。

本综述集中研究了Lnc RNA 在EC 发生和发展中的分子机制和功能作用的最新发现,并讨论Lnc RNA 作为EC 诊断和预后的生物标志物的潜在意义。

1 EC 中Lnc RNA 的机制

与mRNA 和蛋白质相比,Lnc RNA 在细胞核或细胞质内都可存在,但主要位于细胞核的染色质内。由于Lnc RNA 的复杂性和多样性,通过结构或序列来描述其功能具有局限性和片面性,Lnc RNA 其中的一个重要作用是调控邻近蛋白编码基因的表达情况。分子机制包括组蛋白修饰、DNA 甲基化、剪接调控和蛋白质泛素化。Lnc RNA 可作为转录信号指导染色质修饰复合物的募集,从而诱导转录,甚至可作为结合转录因子的诱饵来阻止转录因子结合到靶基因启动子区域,从而抑制转录[13]。此外,Lnc RNA 可与mRNA 前体杂交,通过剪接体阻断剪接位点的识别,并调节mRNA 前体的选择性剪接产生交替转录物[14]。Lnc RNA 另一个生物学功能是通过与microRNA的相互作用充当“microRNA 海绵”,使这些小的调节性RNA 失活,从而增加microRNA 靶基因的表达[15-16]。最后,Lnc RNA 可能参与蛋白质定位、活性和功能的调节[17]。

1.1 表观遗传修饰 表观遗传修饰是指基因表达发生可逆和可遗传的改变,而这种改变发生在不改变细胞核DNA 序列的情况下;包括DNA 甲基化、染色质重构和组蛋白修饰等。

1.1.1 DNA 甲基化 DNA 甲基化是最早的基因表观遗传修饰之一,也是与基因失活相关的最常见和最稳定的染色质修饰之一[18-19]。通过染色质结构、DNA 构象、稳定性的改变以及DNA 与蛋白质的相互作用,从而实现调控基因的表达。甲基化主要发生在CpG 岛的5-胞嘧啶(C)上,该部位发生基因突变的频率远高于正常水平。基因启动子区的DNA 高甲基化导致基因沉默,低甲基化则导致基因激活。原癌基因激活和抑癌基因失活通过DNA 甲基化水平的改变来调控,是肿瘤发生、发展的重要机制。最近的研究[20]表明,肺癌相关转录本1(lung cancer associated transcript 1,LUCAT1)与DNA 甲基转移酶1(DNA methyltransferase 1,DNMT1)结合,DNMT1 是哺乳动物细胞中最丰富的DNA 甲基转移酶,通过在ESCC中诱导DNMT1 泛素化来调节其稳定性。ESCC 中高水平的LUCAT1 通过DNA 甲基化抑制某些肿瘤抑制因子的表达。

LOC100130476 是包含3 种长度分别为224、768 和151 bp 的CpG 岛的Lnc RNA。W.GUO 等[21]发现,靠近转录起始位点的外显子1 的CpG 位点异常高甲基化更具有肿瘤特异性。这一Lnc RNA 在ESCC 中显著下调,可导致TNM 分期提前,分化不良。在ESCC 细胞系中过表达LOC100130476 可抑制细胞增殖,降低细胞侵袭性。因此,LOC100130476可能是一种抑癌基因,其低表达可能促进ESCC 的肿瘤发生,导致预后不良。

Lnc RNA NSUN2 甲基化是通过微阵列分析鉴定的一种新型Lnc RNA,在ESCC组织中表达上调,且主要位于细胞核中[22]。NMR 与染色质调节剂(bromodomain PHD-finger transcription factor,BPTF)相互作用[22],参与ATP 依赖的染色质重塑和转录调控。因此,通过募集BPTF 到染色质的特定位点,NMR 通过细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK1/2)激活上调基质金属蛋白酶3(matrix metalloproteinase 3,MMP3)和MMP10 的表达,促进ESCC 的发生。

1.1.2 染色质重构 Lnc RNA 将染色质重塑复合物募集到特定的基因组位点,以此来调控基因表达和肿瘤细胞形成。20%的Lnc RNA 被证实与多梳抑制复合物2(polycomb repressive complex 2,PRC2)[23]具有关联性,该复合物是多梳蛋白组的成员,具有组蛋白甲基转移酶活性,后者负责Lys27 位点三甲基化组蛋白H3(histone H3 trimethylated at lysine 27,H3K27ME3)的三甲基化,并通过局部染色质重组介导靶基因的沉默。此外,Zeste 同源物增强子2 (enhancer of zeste homolog 2,EZH2)是PRC2 的功能酶组成成分。研究[24]证实Lnc RNA 肿瘤易感性候选基因9(cancer susceptibility candidate 9,CASC9)通过募集EZH2 来下调程序性细胞死亡蛋白4(programmed cell death protein 4,PDCD4)的表达,以改变PDCD4 启动子区域的H3K27me3 水平。Lnc RNA POU3F3 位于靶基因POU3F3 上游约4 ku 处。Y.S.TONG 等[25]发现,Lnc RNA POU3F3 在ESCC 中的表达增加会促进细胞增殖,增强细胞形成菌落的能力。Lnc RNA POU3F3 通过与EZH2 相互作用,把DNA 甲基转移酶招募到POU3F3 的启动子区,实现甲基化启动子,进而抑制下游靶δ 样蛋白1(delta-like protein 1,DLL1)的转录过程。DLL1 是Notch 信号通路的重要一员,抑制DLL1 不仅影响细胞凋亡,还会抑制Notch 的表达,促进食管内皮细胞向促血管生成因子迁移和增殖,促使肿瘤血管的新生,同时还参与到ESCC 淋巴管和微血管新生过程,促进ESCC的浸润转移。上调Lnc RNA POU3F3 表达,促进了ESCC 细胞在体内和体外的增殖。

Wnt/β-连环蛋白途径可调节细胞增殖、细胞分化、肿瘤发生,ESCC 中可被异常激活。人肺腺癌转移相关转录本1(metastasis associated in lung denocarcinoma transcript 1,MALAT1)是一种高度保守的Lnc RNA,主要位于细胞核中。W.WANG 等[26]研究表明,MALATl 表达上调与临床分期、淋巴结转移和预后密切相关,MALATl 表达与β-连环蛋白、EZH2 呈正相关,提示MALAT1 通过EZH2 导致β-连环蛋白恶性发展。通过临床病理特征,高MALAT1 表达促进肿瘤增殖浸润和转移,也与总生存率低有关。虽然多个Lnc RNA 参加了EC 发生的表观遗传学调控,这中间多数Lnc RNA 和相同的EZH2 有关,但具体的调控模式并不完全相同。

1.1.3 组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化是另一种与染色质结构相关的重要的表观遗传修饰机制,该机制可促进基因的表达、蛋白活性及生理过程,组蛋白去乙酰化导致基因沉默,引起反向调节。组蛋白乙酰化可影响基因表达情况,而目前Lnc RNA 在EC 中组蛋白乙酰化的机制研究较少。

CASC9 与细胞核中的转录共激活因子(CREBbinding protein,CBP)结合,以增加层黏连蛋白亚基γ2(Laminin γ2,LAMC2)启动子区域中CBP 的富集和H3K27 乙酰化,从而增加LAMC2 的表达[27]。结肠癌相关转录因子1(colon cancer associated transcript1,CCAT1)表达的增加可通过同时将EZH2 和SUV39H1招募到靶基因,促进ESCC 的恶性生物学行为,并作为总生存率的独立因素。根据UCSC 基因组生物信息学位点,组蛋白H3 乙酰化的峰值出现在CCAT1启动子区附近的赖氨酸27(H3K27AC)处,用抗H3-K27AC 抗体行染色质免疫沉淀(Chip)分析表明,在ESCC组织和细胞系中,H3K27AC 富集现象都比较明显,而这种现象可以部分解释ESCC 样品中CCAT1 的上调。有趣的是,分布在ESCC 细胞核和细胞质中的CCAT1 表现出不同的调节机制。

1.2 转录调节 转录是一个复杂的机制,基因组中的启动子和增强子是转录过程中必不可少的要素之一,它们主要控制基因表达的时间和程度,以及确定基因表达的活性。

1.2.1 启动子调节 转录调控也可在启动子水平发生,类似于表观遗传调控,通过调控基因的表达水平引起生物学行为的改变。HOX 转录反义RNA(HOT transcript antisense RNA,HOTAIR)是第1 个被证实具有反式转录调控作用的Lnc RNA,由HOXC 基因反义链转录而来,与其他HOXC 基因共表达,起致癌Lnc RNA 的作用。一项研究[28]表明,HOTAIR 的明显上调促进了启动子区域中组蛋白H3K27 的甲基化,诱导Wnt 抑制因子1 的沉默,而后激活Wnt/β-连环蛋白信号通路。由此证实,ESCC 细胞的增殖、浸润和转移受到HOTAIR 调控,其过度表达起到促进作用,可作为总生存率的独立影响因素。

1.2.2 转录因子活性的调节 真核生物转录过程需要多种蛋白质因子参与,如转录起始复合物(transcription initiation complex,TIC)是由RNA 聚合酶Ⅱ与转录因子(transcription factor,TF)形成,TIC 在起始过程便参与转录。TF 活性变化调控靶基因的转录。G.H.WAN 等[29]发现,在ESCC组织中ANRIL 的表达有显著升高,将ANRIL 敲除后,E2F1(一种与肿瘤抑制蛋白细胞周期相关的TF) 表达有显著的下降,转化生长因子β1(transforming growth factor beta 1,TGFβ1)的表达增加,然后通过激活pl5(INK4b)的表达来抑制CDK4/6 及CDK2 的表达,进一步下调转录因子E2F1 的表达水平,以ATM 依赖的方式导致DNA损伤,最终抑制细胞增殖。这一发现丰富了对Lnc RNA 在EC 中的调控机制的认识。

β-连环蛋白是Wnt/β-连环蛋白信号通路的关键组成部分,既可作为黏附因子,在ESCC 发生时还可作为与Lnc RNA 相关的TF。尿路上皮癌相关1(urothelial carcinoma associated 1,UCA1)是ESCC 下调的Lnc RNA,UCA1 对ESCC 的细胞增殖、迁移和侵袭起到下调作用。ESCC 患者的UCA1 表达水平与肿瘤分化程度、淋巴结转移和临床TNM 分期相关。ESCC 患者中UCA1 呈高表达,提示临床分期和预后不良。进一步研究[30]发现,Wnt 信号通路在ESCC 进展中发挥重要作用,触发Wnt 信号通路促进ESCC增殖。超表达UCA1 则会降低β-catenin 细胞核活性,从而影响Wnt 信号通路的活动,因此UCA1 低水平表达的患者可能具有较高的ESCC 患病风险。

1.3 转录后调控 真核基因的活性通过转录调控及对RNA 加工的转录后调控两方面来进行调控,后者的调控机制需要前体mRNA 的参与,前体mRNA 经过选择性剪接,并充当竞争性内源性RNA(ceRNA)[31]。

1.3.1 mRNA 剪接调控 选择性剪接是从同一个mRNA 前体,使用不同的剪接方式,产生不同的mRNA 剪接亚型,调节蛋白质最终产物表现出不同的功能和结构特性[32]。Linc RNA-uc002yug.2 在ESCC 细胞核中检测到样本上调。Linc RNA-uc002yug.2 可促进选择性剪接因子的招募,并使RUNX1 进入细胞核,相对于其它两种亚型(RUNX1b 和RUNX1c)产生更多RUNX1a(RUNX1 的抑制剂)。此外,RUNX1 的表达下降可降低CEBPα 的mRNA 水平,促进细胞增殖[33]。因此,Linc RNA-uc002yug.2 可能通过RUNX1 的选择性剪接调控细胞增殖和ESCC 的肿瘤生长。

1.3.2 ceRNA 的功能 ceRNA 包括mRNA、假基因转录物、长链非编码RNA(Lnc RNA)和环状RNA(circRNA)等。ceRNA 假说认为,内源性RNA 分子具有miRNA 作用位点,可通过竞争性地与miRNA 相结合,间接性调控miRNA 靶基因的表达情况,这种竞争性结合miRNA 的作用又称miRNA 海绵作用。它是一种基因表达调控模式,通过转录后调控来调控下游基因的表达,是指mRNA 之间可通过miRNA反应原件(microRNA response element,MRE)达到相互调控的目的,调节转录过程,最终影响细胞的生物学功能[34]。最近发现有几种Lnc RNA 通过miRNA 海绵来降低其对靶蛋白编码mRNA 的抑制作用,从而起到ceRNA 的作用。

TGF-β 活化长链非编码RNA(Lnc RNA-ATB)可能充当miR-200b 的ceRNA,从而促进kindle-2 在ESCC 中的表达,因为miR-200b 可能靶向kindlin-2的3′-非翻译区(3′untranslated region,3′UTR)[35]。Kindlin-2 是一种癌基因,通过RhoA/FAK 信号参与细胞骨架形成,调节细胞迁移[36]。ATB 在ESCC 中过表达,敲除ATB 可抑制活化的RhoA 蛋白和磷酸化的局部黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK),抑制ESCC 细胞的增殖、迁移和肺转移。因此,LncATB/miR-200b/kindlin-2 轴的失调与ESCC 的发展有关。Lnc RNA 小核仁RNA 宿主基因16(smallnucleolar RNA host gene 16,SNHG16)主要分布在细胞质内,在ESCC中显著上调[37]。SNHG16 通过与miR-140-5p 结合以正向调节miR-140-5p 目标基因(zinc finger E-box binding homeobox 1,ZEB1)来促进ESCC 细胞的进程。转录因子ZEB1 在多种肿瘤(包括ESCC)中促进上皮-间充质转换(epithelial-to-mesenchymal transition,EMT)。因此,SNHG16 通过与miR-140-5p 竞争来调节ZEB1,促进肿瘤的进展而发挥癌基因的作用。

SRY-box transcription factor 4(SOX4)与其他蛋白质结合后,通过作为转录调节器来调节下游效应的蛋白质,在细胞凋亡途径和肿瘤发生中发挥作用。C.J.JIAO 等[38]发现,UCA1 可作为ceRNA 与miRNA-204-5p 结合,减少miRNA-204 与SOX4 3′UTR 结合,降低了miRNA-204 对SOX4 的抑制作用,因此UCA1 与SOX4 的mRNA 表达水平具有正相关性。UCA1 的过度表达可促进恶性肿瘤的进展,最终导致预后不良。同时,UCA1 和SOX4 也可能成为ESCC潜在的治疗靶标。

Lnc RNA 在EC 中具有复杂的作用机制,有时1个Lnc RNA 在EC 中可能存在几种调节机制。如CCAT1 涉及表观遗传修饰和转录调控。但E.B.ZHANG 等[39]发现,CCAT1 还涉及转录后调控机制,敲除CCAT1 基因显著降低HOXB13 的表达,而HOXB13 是HOX 基因家族成员之一。CCAT1 调节HOXB13 作为一种ceRNA 竞争miR-7,从而增加HOXB13 在细胞质中的表达。因此,CCAT1 可能通过转录后调控机制实现表达上调,促进ESCC 的恶性生物学行为,最终导致不良预后。

除了这些致癌的Lnc RNA 海绵,也有Lnc RNA海绵参与肿瘤抑制。肿瘤抑制候选因子7(tumor suppressor candidate 7,TUSC7)在ESCC组织中下调,并与ESCC 患者的总生存时间缩短相关[40]。TUSC7与MIR-224 结合并负性调节,MIR-224 与鳞状上皮细胞癌差别表达基因1(differentially expressed in squamous cell carcinoma 1,DESC1)的3′UTR 区特异性结合,负性调节DESC1 的表达。DESC1 是一种上皮特异性酶,通过下调ESCC 中的EGFR/AKT 通路来促进细胞凋亡,从而发挥肿瘤抑制作用[41]。因此,TUSC7 通过miR-224 调控DESC1/EGFR/AKT 通路,促进细胞凋亡,抑制ESCC 细胞的增殖和化疗抵抗,表明TUSC7 可能在EC 中起到肿瘤抑制作用。

1.3.3 参与蛋白质的翻译后修饰 翻译后修饰是指蛋白质翻译之后的化学修饰过程,通过蛋白质化学官能团的附着引起蛋白质结构变化改或该变蛋白质的化学性质。因此,蛋白的翻译后修饰是肿瘤发生的重要调控机制。Lnc RNA 通过调节蛋白质的活性和功能、调节蛋白质-蛋白质的相互作用或指导蛋白质在细胞内的定位作为结构成分,与特定蛋白质相互作用,参与EC 中的全细胞过程[17]。

蛋白质泛素化是翻译后修饰的一种常见形式,通过E1、E2 和E3 泛素酶调节蛋白质的定位、功能和降解,这一过程可能受到Lnc RNA 的调控。母系表达基因3(maternally expressed gene 3,MEG3)主要在正常组织(如大脑、骨髓、乳腺、子宫、肺及胃肠道等)中表达,而在恶性肿瘤组织中MEG3 表达却显著降低,甚至缺失[14]。在ESCC 样本和细胞系中,启动子区域的高甲基化导致MEG3 显著下调,这与TNM 临床分期晚和淋巴结转移呈负相关。多种恶性肿瘤细胞中都会发生p53 基因的功能性失活,MEG3 通过p53 依赖途径来激活p53 发挥抑癌作用。MEG3 的调节功能分为两方面,首先作为转录协同活化因子刺激修饰p53 或鼠双微体基因2(murine double minute 2,MDM2)蛋白质的表达,其次MEG3 与MDM2 或p53形成复合物,阻断p53 的降解过程[42],最终达到抑制MDM2 蛋白的表达,提高p53 表达水平的目的。即MEG3 启动子区的异常甲基化导致MEG3 的表达下调,并通过MDM2 激活p53;因此,在ESCC 的发生、发展中异常甲基化发挥了重要作用。

蛋白质磷酸化是在蛋白质中加入三磷酸腺苷磷酸基以增强其活性,影响信号传递的过程;去磷酸化是反向过程。L.W.HU 等[43]发现,MALAT1 表达的扩增主要在晚期ESCC 中检测到,说明和临床分期相关,而MALAT1 的上调可促进ATM、CHK2、CDC25C和CDK1 的去磷酸化,后者属于ATM-CHK2 途径(作为DNA 损伤检查点),而不增加它们的总表达水平,只是促进肿瘤的发生。通过抑制G2/M 期的耐药性来促进肿瘤的增殖和生长。J.J.XIE 等[44]证实LINC01503 可与细胞质中的EBP-1 和ERK2 结合。进一步的分析表明,敲除LINC01503 基因后,基础的EGF 以 及IGF 诱导的ERK1/2、Akt、p70S6K 和mTOR 磷酸化均显著降低。另外,沉默LINC01503 表达可增加EBP-1 与PI3K 亚基p85 的结合,表明LINC01503 抑制PI3K 去泛素化以激活PI3K/Akt 信号通路。综上所述,LINC01503 通过激活ERK/MAPK和PI3K/Akt 信号通路,促进了ESCC 细胞的增殖、迁移和侵袭。

2 EC 中Lnc RNA 的功能

随着研究的不断深入,我们发现Lnc RNA 在许多生物学过程中发挥作用,包括细胞存活和凋亡,细胞周期的进展、增殖,迁移和侵袭,放化疗耐药抵抗。

肿瘤是一个复杂而异质性的疾病,异常细胞的无序生长是肿瘤的共同特征。2000年D.HANAHAN和R.A.WEINBERG 提出了肿瘤的六大基本特征,包括维持生长信号、逃避生长抑制、不受控制的复制永生、组织侵袭和转移、促进血管生成和抵抗细胞死亡。

2.1 维持生长信号 肿瘤细胞通过自分泌和旁分泌生长因子途径维持生长信号的能力。Lnc RNA 主要通过调节生长因子或受体来介导肿瘤生长信号。表皮生长因子受体(epithelial growth factor receptor,EGFR)是肿瘤生长的关键调节剂。LINC00152 可直接与EGFR 结合并激活胃癌下游的PI3K/AKT 信号通路[45]。S.YANG 等研究[46]证实LINC00152 和EGFR在ESCC 中都表现为高表达,通过差异共表达分析和传统差异表达分析发现ESCC 中EGFR 和LINC00152 之间通过microRNA 介导的串扰的“增益”。然而,LINC00152 与EGFR 之间的确切调节关系需进一步澄清。

2.2 逃避生长抑制 已经发现了几种调节细胞周期并抑制细胞生长的肿瘤抑制因子,如p53 和PTEN。某些Lnc RNA 通过改变这些肿瘤抑制因子的表达来调节EC 细胞的生长。P53 通过诱导细胞周期停滞和凋亡来抑制肿瘤的生长,主要作为抑癌基因发挥作用。小鼠MDM2 通过促进p53 的泛素化和降解来抑制p53 的转录[47]。MDM2/p53 轴是调节细胞生长和细胞周期的重要信号通路。Lnc RNA AK001796与ESCC组织中的MDM2 水平呈正相关[48]。下调AK001796 通过下调MDM2 的表达来上调p53 及其靶基因p21 的表达。因此AK001796 通过激活p53信号传导介导细胞周期和细胞增殖。PI3K/AKT/Mtor信号通路是细胞周期、增殖、迁移和凋亡的重要调节剂,PTEN 可抑制该信号通路。D.WANG 等[49]报道miR-18a-5p 直接结合于PTEN 的3′UTR 区域,从而抑制了PTEN 在EC 细胞中的表达。Lnc RNA 癌症易感性候选物2(cancer susceptibility candidate 2,CASC2)与miR-18a-5p 直接相互作用,并通过miR-18a-5p 调节PTEN 的表达。因此CASC2 可能抑制EC 细胞的增殖。

2.3 不受控制的复制永生端粒 位于染色体末端,主要作用是限制细胞分裂周期和复制。端粒酶可调节多种生长控制基因的表达并促进细胞增殖。作为端粒酶的催化亚基,人类端粒酶逆转录酶的作用(human telomerase reverse transcriptase,hTERT)是保持端粒长度,并在细胞增殖中起关键作用。L.W.HU等[50]报道hTERT 表达是由Lnc RNA 细胞周期素蛋白依赖性激酶抑制剂2B 反义1(cyclin dependent kinase inhibitor 2B-antisense 1,CDKN2B-AS1)介导的。因此,敲除CDKN2B-AS1 可挽救由β-榄香烯诱导的EC109 细胞的缓慢增殖。

2.4 组织侵袭和转移 在各种类型的肿瘤细胞侵袭中EMT 发挥至关重要的作用。多种Lnc RNA 通过EMT 和转移的调控参与EC 的发展。Lnc RNA 浆细胞瘤变异易位基因1(plasmacytoma variant translocation 1,PVT1)是一种致癌基因,PVT1 高表达与EC的进展有关。EC 细胞中PVT1 的上调导致N-钙黏蛋白和波形蛋白表达增加,而E-钙黏蛋白表达下降。因此,PVT1 诱导EMT 并促进EC 细胞的侵袭。

EMT 可由多种信号通路介导,Notch 信号通路对于某些肿瘤的发生和发展非常重要[51-52]。Lnc RNA核仁小分子RNA 宿主基因1(small nucleolar RNA host gene 1,SNHG1)在ESCC组织中过度表达,与ESCC 患者的淋巴结转移,浸润深度和OS 下降相关[53]。通过抑制Notch 信号通路,证明沉默SNHG1在ESCC 细胞中的表达可抑制细胞增殖和细胞侵袭能力及EMT 现象。

2.5 促进血管生成 EC 进展的重要特征是肿瘤血管的生成,它为肿瘤提供了营养和氧气,并促进增殖和迁移。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是最有效的血管生成激活剂。Lnc RNA 通过调节VEGF 来调节血管生成。Lnc RNA HNF1A-AS1 是迄今为止报道的唯一调节VEGF 的Lnc RNA。最近,G.N.WANG 等[54]报道敲除HAS1 可抑制ESCC 细胞中VEGF 的表达,从而抑制EC 的进展。

2.6 抵抗细胞死亡 细胞死亡的主要途径:细胞凋亡、自噬和坏死。目前Lnc RNA 与细胞死亡的研究主要集中在通过调节关键凋亡因子的转录而导致的细胞凋亡。Lnc RNA ATP73-AS1 是定位于1p36.32号染色体的Lnc RNA,可通过重组人3-羟基丁酸脱氢酶2(recombinant human 3-hydroxybutyrate dehydrogenase type 2,BDH2)介导细胞凋亡[55]。下调ATP73-AS1 的表达抑制了BDH2 的表达,并诱导了促凋亡蛋白的表达,随后诱导了EC 细胞的凋亡。

3 展 望

广泛存在的Lnc RNA 被认为在胚胎发育和组织分化和成熟等各个过程中起着重要的调节作用。已证实EC 的发生和进展和Lnc RNA 失调有关联。目前,已在外周血浆中检测出某些Lnc RNA,联合传统生物标记物检测,具有高灵敏度的特点[25],Lnc RNA 可作为新型生物标记物,在肿瘤的早期诊断、筛查及评估病情及判断预后中发挥巨大作用。

随着分子生物学的发展,全基因组测序分析发现Lnc RNA 在肿瘤的发生、发展及浸润转移中发挥重要作用。Lnc RNA 不仅是一种信息传递分子,还是具有复杂调节机制的分子,虽然Lnc RNA 不具备蛋白质编码的功能,但可将遗传信息向下游传递,并调节基因的表达情况,表明它们可作为一个基于RNA的信息库,也可能具有与蛋白质组学竞争的能力。因此,Lnc RNA 在疾病诊断和靶向治疗中将发挥更大的作用,需进一步对其作用机制进行探索。

尽管在早期诊断和多学科治疗方面取得了进展,但EC 的预后仍然很差。EC 的重要致病因素是基因突变。然而,表观遗传学改变,如DNA 甲基化、组蛋白甲基化和乙酰化及染色质重塑,在EC 的发病中起着至关重要的作用。表观遗传改变调节EC的基因表达,但机制仍不十分清楚。Lnc RNA 已被证实在EC 的发生、发展中发挥重要作用。Lnc RNA 可通过与辅助因子相互作用直接调节表观遗传变化,并通过介导辅助因子的表达间接调节表观遗传变化,Lnc RNA 研究揭示了EC 表观遗传学改变的复杂性。与遗传缺陷不同,表观遗传缺陷可能是可逆的,因此更有可能被治疗。鉴定Lnc RNA 与表观遗传因素之间的调控网络将扩大对EC 机制的理解,最重要的是将有助于治疗策略的发展和EC 患者的分层。

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