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解螺旋陪伴医生科研成长 剪切异构体在肿瘤中的作用剪切异构体在肿瘤中的作用 本综述由解螺旋学员 进击的巨人 负责修订（2018 年 10 月）选择性剪切（alternative splicing），也叫可变剪切，作为生物体内精细调控的一个很重要的方式，是一个基因通过转录所形成的前体 mRNA（pre-mRNA）在多种转录和转录后因子调控作用下，对其自身所携带的 RNA 外显子（exon）通过 RNA 剪切进行重连的过程1。选择性剪切所导致的结果是，一个基因可以通过该机制形成多个成熟的 mRNA，并进而编码不同的蛋白质，介导复杂的功能。在人类基因组中大约三分之一的基因都能编码产生不同的转录本（或者叫剪切异构体）2。尽管选择性剪切可能只是改变前体 mRNA 的剪切位点，不一定所有选择性剪切都能产生新功能的转录本，但是一些选择性剪切对生物体生物学功能的改变起着非常重要的作用。如哺乳动物多功能的肽激素的产生，细胞周期和凋亡的调控等3,4。选择性剪切还在胚胎干细胞的分化和发育中起着很关键的作用，它通过控制核心的全能性因子产生不同的剪切子，对细胞的状态进行调控5,6。解螺旋 越来越多的研究发现，转录本的可变剪接现象与肿瘤的发生、发展密切相关7,8，也可作为抗肿瘤药物筛选的一个重要切入点9，使得选择性剪切近年来成为了肿瘤研究领域的热点。选择性剪接现在被认为是癌症标志的关键分子机制，其与疾病发作和进展期间不同亚型的表达相关10。Pan 等人在权威杂志 J Clin Invest 中报道了研究具有抑制肿瘤转移功能的 CRMP-1 蛋白选择性剪切时的意外发现：其异构体 LCRMP-1（long isoform of CRMP-1）对于肿瘤的转移有明显地促进作用，CRMP-1 和 LCRMP-1 之间对肿瘤转移具有完全相反的功能，是由于其N 末端选择性剪切，导致了功能的差异11。Lei 等 2013 年在 molecular cell 上发表同一个基因编码的不同剪切异构体 PKM1 和 PKM2，后者含有外显子 10（PKM1 不含有），该片段内含有一个特异性的乙酰化位点，当该位点发生特异性磷酸化后，可以入核调控下游的基因转录，影响瓦博格效应12。此外，可变剪切在细胞周期、凋亡等中的调控作用在肿瘤发生发展中也扮演着重要的作用13。Wan 等人探讨了剪接因子 SRSF6 在结直肠癌进展中的分子功能，并通过靶向 SRSF6 发现候选化学物质用于癌症治疗14。Zhou 等人经过研究发现，FAK 的体细胞突变和剪接变体可能在肺癌发生中起作用并且代表 FAK 靶向治疗的潜在生物标志物15。在乳腺癌中，Rengasamy 等人观察到 PRMT5/WDR77 相对于永生化乳腺上皮细解螺旋陪伴医生科研成长 胞的过度表达和核内增加，通过实验发现参与增殖和肿瘤细胞迁移（如 REPIN1/AP4，ST3GAL6，TRNAU1AP 和 PFKM）的这些基因的子集的可变剪接转录物在 PRMT5 丢失时被降解，以此发现 PRMT5/WDR77 复合物通过甲基化 ZNF326 维持剪接和 mRNA 稳定性之间的平衡的一种新机制16。可变剪切可通过参与细胞信号转导途径调控肿瘤的发生发展17,18，其与肿瘤细胞凋亡，增殖和转移密切相关。如肿瘤细胞可通过多种途径减弱凋亡信号，可变剪切产生的不同蛋白在细胞凋亡中具有相反的功能19。在死亡受体基因 FAS 的情况下，含有 6 号外显子的剪切体翻译膜结合的 FAS 蛋白并促进细胞凋亡，反之，不含 6 号外显子的剪切体翻译蛋白则抑制细胞凋亡20。其他如 CASP921、CASP822、MDM223和 BCL2L124基因的转录翻译均存在类似调控方式。因此，操纵这些基因向促凋亡剪接体的转录可作为肿瘤治疗的新策略。可变剪切在侵袭和转移中也起着十分重要的作用。CD44 的可变剪切在多种肿瘤中广泛存在，CD44 剪切体可以动态调控上皮间质转化（EMT）过程25。在 EMT 转化的初期，CD44v剪切体在上皮细胞中广泛转录合成，而在 EMT 进程的后期，CD44s 剪切体替代 CD44v 占据主导地位。此外，CD44v 可激活 Ras/MAPK 信号通路促进肿瘤生长26，CD44s 则可介导细胞接触抑制27。解螺旋 此外，RNA 的可变剪切与炎癌转化、肿瘤免疫逃逸也存在直接联系。不同类型的浸润性免疫细胞可促进或抑制肿瘤进展，这可能与免疫细胞亚型合成的剪切体不同相关。急性淋巴细胞白血病（B-ALL）上表达的 CD19 抗原可以被携带嵌合抗原受体的 T 细胞（CART）识别。但是缺失 2 区外显子的 CD19 不能触发 CART 介导的癌细胞杀伤28。可变剪切不仅存在与编码基因中，在非编码基因中可广泛存在。已经证实，人类中至少 25%的 lncRNA 基因存在可变剪切并发挥不同的功能29。如，WT1-AS1 的 剪切体对急性髓系白血病的发生有重要作用30，XIST 编码的 lncRNA 的短剪切体可诱导 X 染色体失活31。当今癌症治疗的主要挑战之一是许多患者对治疗剂产生抗性，导致治疗失败。选择性剪接可以显着改变药物靶标的编码区域。现在已经有许多研究发现各种癌症中发生的选择性剪接的关键例子，并在抗癌治疗中发挥作用。这些实例为未来研究和发展剪接调控疗法提供了主要目标32。解螺旋 参考文献参考文献 1.Tress ML,Abascal F,Valencia A.Alternative Splicing May Not Be the Key to Proteome Complexity.Trends in biochemical sciences 2016.解螺旋陪伴医生科研成长 2.Vuong CK,Black DL,Zheng S.The neurogenetics of alternative splicing.Nature reviews Neuroscience 2016;17(5):265-81.3.Kim E,Goren A,Ast G.Alternative splicing:current perspectives.Bioessays 2008;30(1):38-47.4.Paronetto MP,Passacantilli I,Sette C.Alternative splicing and cell survival:from tissue homeostasis to disease.2016.5.Wang X,Zhao Y,Xiao Z,et al.Alternative translation of OCT4 by an internal ribosome entry site and its novel function in stress response.Stem Cells 2009;27(6):1265-75.6.Wang X,Dai J.Concise review:isoforms of OCT4 contribute to the confusing diversity in stem cell biology.Stem Cells 2010;28(5):885-93.7.Salton M,Misteli T.Small Molecule Modulators of Pre-mRNA Splicing in Cancer Therapy.Trends in molecular medicine 2016;22(1):28-37.8.Chabot B,Shkreta L.Defective control of pre-messenger RNA splicing in human disease.The Journal of cell biology 2016;212(1):13-27.9.Donaldson LF,Beazley-Long N.Alternative RNA splicing:contribution to pain and potential therapeutic strategy.Cell death and differentiation 2016;21(11):1787-98.10.Martinez-Montiel N,Anaya-Ruiz M,Perez-Santos M,Martinez-Contreras RD.Alternative Splicing in Breast Cancer and the Potential Development of Therapeutic Tools.2017;8(10).11.Pan SH,Chao YC,Hung PF,et al.The ability of LCRMP-1 to promote cancer invasion by enhancing filopodia formation is antagonized by CRMP-1.J Clin Invest 2011;121(8):3189-205.12.Lv L,Xu YP,Zhao D,et al.Mitogenic and oncogenic stimulation of K433 acetylation promotes PKM2 protein kinase activity and nuclear localization.Mol Cell 2013;52(3):340-52.13.Wang Y,Chen D,Qian H,et al.The splicing factor RBM4 controls apoptosis,proliferation,and migration to suppress tumor progression.Cancer Cell 2014;26(3):374-89.14.Wan L,Yu W,Shen E,et al.SRSF6-regulated alternative splicing that promotes tumour progression offers a therapy target for colorectal cancer.Gut 2017.15.Zhou B,Wang GZ,Wen ZS,et al.Somatic Mutations and Splicing Variants of Focal Adhesion Kinase in Non-Small Cell Lung Cancer.Journal of the National Cancer Institute 2017.16.Rengasamy M,Zhang F,Vashisht A,et al.The PRMT5/WDR77 complex regulates alternative splicing through ZNF326 in breast cancer.Nucleic acids research 2017;45(19):11106-20.17.Jian Zhang,James L.Manley.Misregulation of Pre-mRNA Alternative Splicing in CancerJ.Cancer discovery,2013,3(11):1228-1237.【解螺旋 】18.Sveen A,Kilpinen S,Ruusulehto A,et al.Aberrant RNA splicing in cancer;expression changes and driver mutations of splicing factor genesJ.Oncogene,2015,35(19):2413-2427.19.Schwerk C,Schulze-Osthoff K.Regulation of Apoptosis by Alternative Pre-mRNA SplicingJ.Molecular Cell,2005,19(1):1-13.20.Cascino I,Fiucci G,Papoff G,et al.Three functional soluble forms of the human apoptosis-inducing Fas molecule are produced by alternative splicingJ.Journal of Immunology,1995,154(6):2706.21.Liu S,Cheng C.Alternative RNA splicing and cancerJ.Wiley Interdisciplinary Reviews Rna,2013,4(5):547-566.22.Eckhart L,Henry M,Santos-Beneit A M,et al.Alternative Splicing of Caspase-8 mRNA during Differentiation of Human LeukocytesJ.Biochemical&Biophysical Research Communications,2001,289(4):777-781.23.Fan C,Wang X.Mdm2 Splice isoforms regulate the p53/Mdm2/Mdm4 regulatory circuit via RING 解螺旋陪伴医生科研成长 domain-mediated ubiquitination of p53 and Mdm4.J.Cell Cycle,2017,16(7):660-664.24.Chang Y L,Jia Y C,Jian K Y,et al.Regulation of alternative splicing of Bcl-x by IL-6,GM-CSF and TPAJ.Cell Research,2004,(06):473-479.25.Brown R L,Reinke L M,Damerow M S,et al.CD44 splice isoform switching in human,and mouse epithelium is essential,for epithelial-mesenchymal transition,and breast cancer progression.J.Journal of Clinical Investigation,2011,121(3):1064.26.Orian-Rousseau V,Chen L,Sleeman J P,et al.CD44 is required for two consecutive steps in HGF/c-Met signalingJ.Genes Dev,2002,16(23):3074-3086.27.Morrison H,Sherman L S,Legg J,et al.The NF2 tumor suppressor gene product,merlin,mediates contact inhibition of growth through interactions with CD44J.Genes Dev,2001,15(8):968-980.28.Elena Sotillo,David M.Barrett,Kathryn L Black,et al.Convergence of Acquired Mutations and Alternative Splicing of CD19 Enables Resistance to CART-19 ImmunotherapyJ.Cancer Discovery,2015,5(12):1282-1295.29.Derrien T,Johnson R,Bussotti G,Tanzer A,Djebali S,et al.(2012)The GENCODE v7 catalog of human long noncoding RNAs:Analysis of their gene structure,evolution,and expression.Genome Res 22:17751789.30.Garzon R,Volinia S,Papaioannou D,et al.Expression and prognostic impact of lncRNAs in acute myeloid leukemia.J.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2014,111(52):18679-84.31.Yue M,Ogawa Y.CRISPR/Cas9-mediated modulation of splicing efficiency reveals short splicing isoform of Xist RNA is sufficient to induce X-chromosome inactivation.J.Nucleic Acids Research,2018.32.Siegfried Z,Karni R.The role of alternative splicing in cancer drug resistance.Current opinion in genetics&development 2017;48:16-21.【解螺旋 】