耿荣鑫，徐阳，刘宝辉，陈谦学

(武汉大学人民医院神经外科，武汉 430060)

据估计，人类基因组中只有约2%被转录为蛋白质编码RNA，剩余的转录区域则被转录为非编码RNA[1]。非编码RNA可分为小而短的非编码RNA(<200个核苷酸)和长链非编码RNA(> 200个核苷酸，long non-coding RNA,lncRNA)[2]。lncRNA最开始被认为是转录噪音或混杂着RNA聚合酶Ⅱ的结果，然而近来研究发现，lncRNA可在发育和细胞分化、增殖、凋亡、侵袭等生物学过程中发挥重要作用，并且通过不同的机制调控基因表达，包括染色质重塑、调节转录因子的募集、RNA聚合酶Ⅱ活性的负调控、mRNA前体的可变剪接、mRNA稳定性的调节以及微小RNA(microRNA,miRNA)的隔离等[3]。例如，lncRNA可与多种染色质调节因子形成广泛的核糖核蛋白复合物网络，然后将这些复合物靶向基因组中的特定位置，进行染色质重塑过程[4]。此外，lncRNA也可以在转录和转录后水平对基因的表达起到调控作用[5]。

lncRNA在多种不同的癌症类型中存在异常表达，如胃癌、骨肉瘤、肝细胞癌、鼻咽癌、结直肠癌、食管鳞状细胞癌、前列腺癌和宫颈癌[6]。这些异常表达的lncRNA可以分为致癌lncRNA(如KRASP、HULC、HOTAIR、MALAT1/NEAT)及抑癌lncRNA(如MEG3、GAS5、LincRNA-p21、PTENP1)两类，其中致癌lncRNA的过表达以及抑癌lncRNA失活或下调会使肿瘤获得恶性表型，包括持续增殖、抗衰老、侵袭和转移、血管生成和抗凋亡等[7，8]。此外，lncRNA在组织中特异性表达，及在体液中高稳定性的特点可以用作人类癌症的诊断、判断预后及发展进程的生物标志物[8，9]。如，MALAT1已被用于诊断非小细胞肺癌的候选循环生物标志物之一[10]。在所有与癌症相关的lncRNA中，牛磺酸上调基因1(taurine up-regulated gene 1,TUG1)逐渐受到关注[11]。越来越多的证据表明，TUG1在许多人类癌症中发挥重要作用[12]，如TUG1在食管鳞状细胞癌[13]、膀胱癌[14]、肝细胞癌[7]、骨肉瘤[8]中高表达，在肺癌[15]中低表达，但在胶质瘤的发生发展过程中发挥的具体作用尚存争议。本文通过查阅文献总结了近年来TUG1在胶质瘤中作用的研究进展，以期为该领域发展提供理论参考。

1 TUG1的结构与功能

TUG1最早是在用牛磺酸处理小鼠视网膜细胞时发现的上调lncRNA，长约7.1 kb[15,16]，功能研究进一步发现，敲低TUG1可以抑制小鼠视网膜的发育。通过全基因组RNA免疫共沉淀分析证明，TUG1可与多梳抑制复合物2(polycomb repressive complex 2,PRC2)结合[17]。PRC2具有甲基转移酶活性，由zeste同源物2增强子(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)、zeste 12抑制子(suppressor of zeste-12 protein,SUZ12)和胚胎外胚层发育蛋白(embryonic ectodermal development,EED)组成[18]。PRC2可通过催化组蛋白3的赖氨酸残基27二甲基化(histidine H3 lysine 27 dimethylation,H3K27me2)和三甲基化(H3K27me3)抑制基因表达[19]，如若下调PRC2相关的lncRNA可能对肿瘤的发生发展具有重要作用[20]。TUG1与甲基化的多梳2蛋白结合控制了生长调控基因与多梳体及染色体之间的重定位，从而使TUG1在细胞核中通过与转录单元的连接协调基因表达，调控细胞生长[21]。另外，TUG1还可以通过多种机制发挥重要的基因调节作用。在过去几年，越来越多的研究将重点放在TUG1竞争性地吸附miRNA并因此抑制其功能的竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)调节机制上。作为一种重要的miRNA分子海绵，TUG1在癌症调控中发挥重要作用。

目前对TUG1在胶质瘤中的作用仍存在争议，尽管大部分的研究表明，TUG1在胶质瘤中是作为一个促癌lncRNA[22-25]，以促进癌细胞增殖、迁移和侵袭，并抑制细胞凋亡；但同时有研究表明，TUG1也可以作为抑癌lncRNA发挥作用[26,27]。因此，仍需要进一步的实验研究证实。

2 TUG1在胶质瘤中的作用机制

2.1 ceRNA作用

lncRNA可以通过海绵作用吸附miRNA，抑制miRNA的表达，从而影响miRNA的下游靶标基因的表达，调节下游信号通路及细胞生物学进程。另有研究发现，TUG1还可以通过海绵作用淬灭miR-145来阻止下游靶标Myc mRNA的降解，由于Myc是TUG1的转录激活因子，TUG1和Myc可形成增强激活环，使各自表达的基因相互稳定[22]，揭示了TUG1/miR-145/Myc调节环路。Cai等[23]发现，下调TUG1可以增加miR-299表达，从而抑制下游靶标血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)的表达，揭示了TUG1/miR-299/VEGFA调节机制。Li等[26]发现，TUG1通过对miR-26a产生的海绵作用负性调节了神经胶质瘤细胞中miR-26a的表达，而正性调节了miR-26a的靶标第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因蛋白(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10,PTEN)，由此发现了TUG1/miR-26a/PTEN调节机制。

2.2 肿瘤自我更新

Katsushima等[22]发现，TUG1在两个独立的胶质瘤干细胞(glioma stem cell,GSC)群体中上调，并且在抑制Notch信号传导后下调。在细胞质中，TUG1通过miRNA海绵功能调控miR-145水平以捕获miR-145，从而调节miR-145相关的核心干细胞性相关因子的表达，促进干细胞的自我更新。同时，TUG1可以通过海绵作用淬灭miR-145来阻止下游靶标Myc mRNA的降解，由于Myc是Notch信号中重要的下游因子，Jagged1/Notch1/TUG1途径可通过拮抗miR-145活性有效地增强GSC自我更新。在细胞核中，TUG1通过与多梳家族Ying-Yang 蛋白1(Ying-Yang protein 1,YY1)和PRC2中的EZH2结合，形成PRC2-TUG1-YY1复合体，促进组蛋白H3K27的基因座特异性甲基化，选择性地调节神经元分化相关基因的表观遗传状态，例如BDNF，NGF和NTF3，从而抑制肿瘤的自我更新。

2.3 细胞周期和细胞凋亡

Zhao等[24]通过在胶质瘤细胞系U251细胞中敲低TUG1表达，发现敲低组细胞凋亡率增高，G0/G1期群体显著增加，而增殖和侵袭能力降低，这表明，TUG1的下调可能抑制了增殖和侵袭，促进胶质瘤U251细胞凋亡，并可能对细胞周期停滞产生影响。同时Li等[27]发现，TUG1的表达在胶质瘤中被显著抑制，并且与WHO等级、肿瘤大小和总体存活率显著相关。进一步的实验表明，TUG1的下调影响了胶质瘤细胞系U251和SHG-44的凋亡和细胞增殖。此外，TUG1可以诱导caspase-3和caspase-9活化，抑制Bcl-2的表达，这意味着TUG1通过激活caspase-3和caspase-9介导的内在途径，抑制了Bcl-2参与的抗凋亡通路，促进了胶质瘤细胞的凋亡，提示在人脑胶质瘤中起肿瘤抑制剂的作用。

2.4 染色质稳定性

Liu等[28]用白藜芦醇和阿霉素处理胶质瘤细胞系U87和U251诱导DNA损伤，测定细胞凋亡和坏死过程中细胞lncRNA的表达。结果发现，TUG1在两种细胞系凋亡期间的表达量并未改变，但是在坏死情况下下调，提示TUG1在应激状态下的下调可能有助于维持染色质稳定性，并可能避免基因组不稳定。这就表明，TUG1的独特调节作用可能涉及细胞防御基因毒物的过程。

2.5 血肿瘤屏障

Heng等[25]发现，TUG1在胶质瘤血管内皮细胞中上调，其通过对miR-144的海绵作用调节血肿瘤屏障通透性。因此，下调TUG1可以增加miR-144表达，从而抑制下游靶标热休克转录因子2的表达，进而通过启动子作用下调zo-1、occludin和claudin-5这三种血肿瘤屏障紧密连接相关蛋白的表达，增加血肿瘤屏障的通透性。这些结果表明抑制TUG1可能是一种有希望的治疗策略，其通过增加血肿瘤屏障通透性来促进化疗药物向胶质瘤的递送。

2.6 血管生成

Cai等[23]研究表明，TUG1在人胶质母细胞瘤组织和胶质母细胞瘤细胞系U87和U251中表达上调，TUG1通过对miR-299的海绵作用来调节肿瘤血管生成的过程。因此下调TUG1可以增加miR-299表达，抑制下游靶标VEGFA的表达，进而通过抑制肿瘤诱导的内皮细胞增殖、迁移、血管形成以及血管球生成能力，抑制肿瘤血管生成。

3 小结

TUG1在多种人类癌症中高表达，是新表征的致癌lncRNA，但在胶质瘤中TUG1是作为一个促癌lncRNA还是抑癌lncRNA仍是目前存在的问题之一。TUG1在胶质瘤中的作用机制是多样的，包括肿瘤自我更新、细胞周期、细胞凋亡、染色质稳定、血肿瘤屏障及血管生成等，而以哪种机制为主仍不明确。高通量测序和组学分析等新技术的发展使真正了解TUG1在胶质瘤的发生发展中扮演的角色成为可能。此外，TUG1是一种潜在的药物靶点，可能会对胶质瘤的诊断、治疗发挥重要作用。