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解螺旋陪伴医生科研成长 1 lncRNA lncRNA 在肿瘤中的研究现状在肿瘤中的研究现状 本综述由解螺旋学员 阳 负责修订（2018 年 10 月）1.lncRNA1.lncRNA 概述概述 长链非编码 RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类转录本长度超过 200nt、不编码蛋白的RNA，这类RNA起初被认为是基因组转录的“噪音”，2007年Hotair功能鉴定以来，lncRNA 的功能渐渐明晰。据计算，约有 93%的转录本为 lncRNA，lncRNA 通常位于细胞核和细胞质1。但是 lncRNA 的基因转录水平一般低于蛋白质编码基因，序列保守性差，承受的进化压力小，但启动子序列通常比较保守。lncRNA 与小分子 RNA 相比，序列更长、空间结构也较为复杂，参与表达调控的机制更加多样和复杂。捕获测序技术（RNA capture long seq,CLS）能够以更高精度分析基因组，从而深入了解 lncRNA2。【解螺旋 】根据 lncRNA 和编码基因的关系，LncRNA 可分为(1)反义 lncRNAs(antisense lncRNA):由蛋白编码基因的反向 DNA 序列转录产生；(2)正义 lncRNAs(sense lncRNA):转录自蛋白质编码 基 因,lncRNA 与 蛋 白 质 编 码 基 因 共 用 一 部 分 或 全 部 DNA 序 列；(3)内 含 子(Intronic)lncRNA:来源于内含子序列；(4)基因间 lncRNA(lincRNA),来 源 于 两 个 基 因 之 间 的 序 列；（5）重叠转录的 lncRNA（overlapping）：编码序列是跨越内含子和外显子的 lncRNA；(6)双向(Bidirectional)lncRNA:它的转录起始位点与相反链上编码蛋白质基因的转录起始位点非常接近(小于 1000 碱基),但转录方向相反；（7）其他：如 eRNA、circRNA 等。lncRNA 作为人类基因组中重要调节因子，在表观遗传3、转录4及转录后5水平、翻译或翻译后水平6调控基因表达，参与发育、分化、代谢、X 染色体沉默、基因组印记以及染色质修饰、转录激活与抑制、核内运输等多种重要的调控过程，与人类疾病的发生、发展和防治都有着密切联系7。2.lncRNA2.lncRNA 与肿瘤与肿瘤 研究表明，lncRNA 的异常表达与肿瘤的发生、发展、复发、转移以及化疗耐药相关，可协助诊断、判断预后、提供治疗靶点8,9。(1)肿瘤的发生、发展：近年来研究发现 lncRNA在肿瘤的发生与发展中，可以发挥介导作用。例如，癌基因 RAS 和 MYC 分别可以通过 lncRNA Orilnc1 和 DANCR 参与肿瘤的发生与发展10,11。在子宫内膜癌中，多种 lncRNA（例如ASLNC04080、H19、OVAL、CASC2、MALAT1、HOTAIR、SRA、Linc-RoR 等）都参与了疾病的发解螺旋陪伴医生科研成长 2 生发展。（2）肿瘤的侵袭、转移：多种 lncRNA 被证实可以调节肿瘤细胞的侵袭和转移。在胰腺癌中 lncRNA HULC 表达异常升高，其高表达与肿瘤体积、高级别的淋巴结转移与血管浸润显著相关，HULC 水平与患者的总体生存率相关12。在非小细胞肺癌中，lncRNA XIST 可以通过调控 miR-367/141-ZEB2 来促进 TGF-beta 诱导的 EMT13。Hotair 在乳腺癌、结直肠癌、宫颈癌、肝癌等多种癌症中表达升高；在宫颈癌中，Hotair 的高表达与淋巴结转移相关，且总体生存率较低；敲减 Hotair 能够显著抑制宫颈癌细胞的增殖、迁移与侵袭，过表达能引起 EMT 相关表型14。HOTAIR 通过调控类鸦片活性肽生长因子受体，促进肝细胞癌增殖15。【解螺旋 】LncRNA BCAR4 与乳腺癌转移相关，BCAR4 通过与两个转录因子 SNIP1 和 PNUTS 结合，从而抑制乙酰基转移酶 p300 依赖性的组蛋白乙酰化，调控癌细胞迁移16。LncRNA LINC00675通过促进vimentin苏氨酸83位点的磷酸化从而抑制胃癌进展17。LncRNA PVT1 通过激活 STAT3/VEGFA 信号轴从而促进胃癌血管新生18。LncRNA HAND2-AS1通过失活神经介素 U，抑制子宫内膜癌侵袭转移19。LncRNA BLACAT2 可以促进膀胱癌相关的淋巴管的生成和淋巴转移20。（3）生物标志物：lncRNA 以外泌体的形式分泌到细胞外，体液中的 lncRNA 具有作为生物标志物的潜能，指示肿瘤的进展与恶性程度，同时可以提供治疗靶点，从而指导个性化治疗21。PCA3 是一个前列腺癌特异表达 lncRNA，在前列腺癌患者尿液中异常升高，已经用于临床前列腺癌诊断22。血浆中稳定存在的 lncRNA 也有作为生物标志物的潜能，比如胃癌患者血浆中 lncRNA H19 显著升高23。（4）化疗耐药：在临床，同一癌种的肿瘤患者接受相同的治疗方式，但临床疗效不尽相同，lncRNA 的差异表达是造成这一现象的原因之一24。例如在乳腺癌中，lncRNA UCA1 和 ROR 参与了多重的化疗耐药性25。在肝癌中，多种 lncRNA（lncARSR、Linc-VLDLR、lincRNA-ROR、H19、TUG1 等）在化疗耐药中发挥了重要作用26。尽管 lncRNA 在肿瘤中的功能研究在 2010 年之后如雨后春笋般之多，由于 lncRNA 的复杂性，其作用机制还不可一概而论。3 3.lncRNA.lncRNA 的作用模式的作用模式 lncRNA 的作用模式大致可以分为四类：信号（signal），诱饵（decoy），导向（guide），脚手架（scaffold）27,28。解螺旋 （1）信号模式：在不同的刺激条件和信号通路下，一些 lncRNA 将会被特异性地转录，并会作为信号传导分子参与特殊信号通路的传导。比如 lncRNA 可以直接结合染色体中邻近位置的 DNA 调节基因表达，即顺式调控模式（cis-regulation）。通常可从等位基因特异性、解螺旋陪伴医生科研成长 3 解剖特异性表达、DNA 损伤诱导、多能性与重编程、寒冷诱导、增强子 RNA 为代表的协同活性以及重复检测等方面进行具体的阐释。例如 Kcnq1ot1、Air、Xist 等是常见作为信号作用的 lncRNA 分子。如 Kcnq1ot1、Air、Xist 等是常见作为信号作用的 lncRNA 分子。Kcnq1ot1和 Xist 的作用模式较为相似，Kcnq1ot1 一方面与染色质结合，另一方面通过募集 H3K9 和H3K27 特异的组蛋白甲基转移酶和 PRC2 复合物抑制 Kcnq1 基因的表达，这一现象具有遗传性29；在存在两条 X 染色体的细胞中，其中一条 X 染色体处于被抑制状态，Xist 在 X 染色体选择性被抑制并维持这一表型传给下一代的作用中发挥调控作用30。（2）导向模式：这类 lncRNA 类似于伴侣分子，与蛋白结合（通常是转录因子）后，可将蛋白复合物定位到特定的 DNA 序列上，从而调控下游分子的转录。而这种转录调控作用既可以是顺式作用模式，也可以是反式作用机制。Kcnq1ot1 在发挥信号作用模式的同时也采用了导向作用模式。（3）诱饵模式：这一类 lncRNA 被转录后，会直接和 RNA（ceRNA）/蛋白（转录因子/转录调节子）结合，从而阻断了该分子的作用和信号通路，这其中就包括了 DHFR 次要启动子、含有端粒重复序列的非编码 RNA（TERRA）、p21 相关非编码 RNA（PANDA)、糖皮质激素受体、miRNA 及剪接因子的分子诱饵。例如 lncRNAGas5 与糖皮质激素受体的 DNA 结合域结合从而抑制糖皮质激素介导的生理功能31；又如lncRNA TTN-AS1通过竞争性结合miR-133b促进 snail1、FSCN1 的表达，促进食管鳞癌的侵袭转移32。LncRNA 也可作为 miRNA 和剪接因子的诱饵，抑制其功能发挥33。在人类癌症中，PTENP1 通常会选择性缺失，PTENP1 具有肿瘤抑制功能，通过研究发现，PTENP1 通过其诱饵的作用方式，与一群作用于 PTEN 3UTR的 miRNA 结合，从而调节 PTEN 基因的表达34。PCAT-1 调节 c-Myc 的作用方式与之比较相似：在前列腺癌中，PCAT-1 通过与 miRNA 结合，促使 c-Myc 表达增加，促进前列腺癌的增殖与迁移35。解螺旋 （4）脚手架作用模式：lncRNA 还可以起到一个“中心平台”的作用，即多个相关的转录因子都可以结合在这个 lncRNA 分子上。因而在细胞机体中，当多条信号通路同时被激活，这些下游的效应分子可以结合到同一条 lncRNA 分子上，实现不同信号通路之间的信息交汇和整合，有利于机体/细胞迅速地对外界信号和刺激产生反馈和调节。这是属于 lncRNA 结构学方面的作用，其中也包括了端粒酶 RNA、HOTAIR、ANRIL、臂间异染色质和功能整合。例如 lncRNA Hotair 的 5端一方面与 PRC2 复合物（作用于 H3 和 H27，使其甲基化）结合从而促进基因表达36，其 3端同时与另一复合物 LSD1（作用于 H3K4 使其去甲基化）结合，解螺旋陪伴医生科研成长 4 拮抗基因表达激活37。Hotair 作为脚手架同时与 PRC2 复合物和 LSD1 复合物结合，同时通过多条机制调节基因的表达。综上，虽然 lncRNA 的作用模式可以总结为上述四种，但是这四种作用机制和模式是相互关联，而非相互排斥的。千万不要孤立且割裂地看待 lncRNA 的作用方式，这样会使视野受限，不利于更好地理解 lncRNA 的机制。参考文献参考文献 1.Beermann J,Piccoli MT,Viereck J,Thum T.Non-coding RNAs in Development and Disease:Background,Mechanisms,and Therapeutic Approaches.Physiological reviews 2016;96(4):1297-325.2.Lagarde J,Uszczynska-Ratajczak B,Carbonell S,et al.High-throughput annotation of full-length long noncoding RNAs with capture long-read sequencing.Nature genetics 2017.3.Ntziachristos P,Abdel-Wahab O,Aifantis I.Emerging concepts of epigenetic dysregulation in hematological malignancies.Nature immunology 2016;17(9):1016-24.4.Yu Y,Yarrington RM,Chuong EB,Elde NC,Stillman DJ.Disruption of promoter memory by synthesis of a long noncoding RNA.2016;113(34):9575-80.【解螺旋 】5.Yoon JH,Abdelmohsen K,Gorospe M.Posttranscriptional gene regulation by long noncoding RNA.Journal of molecular biology 2013;425(19):3723-30.6.Zarkou V,Galaras A,Giakountis A,Hatzis P.Crosstalk mechanisms between 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