长链非编码rna h19 在肿瘤中的研究进度

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长链非编码RNAH19在肿瘤中的研究进度　　长链非编码RNA(longnoncodingRNA，lncRNA)是一类转录本长度大于200个核苷酸，缺乏开放阅读框，且不具备蛋白质编码功能的非编码RNA分子。lncRNA一直被视为基因组转录过程中所产生的垃圾序列。自从2002年，Okazaki等通过对小鼠的全长cDNA文库测序发现并定义了lncRNA，以及Rinn等研究发现，lncRNAHOTAIR可参与调节机体的生长发育进程后，lncRNA才逐渐受到重视。研究发现，lncRNA具有较高的组织特异性，且能够从表观遗传、转录及转录后水平调控基因的表达，从而广泛参与包括细胞生长、增殖以及凋亡等进程。近年来，越来越多的研究表明，lncRNA在多种肿瘤细胞中存在明显的异常表达，这一现象引起了学者们的广泛关注，使得lncRNA逐渐成为继微小RNA(microRNA，miRNA)后的又一研究热点。　　1H19简介　　H19位于人类染色体11p15.5上，全长2500bp，包括5个外显子及4个内含子，是最早被鉴定的印迹基因之一。H19具有父系印记特性，选择性的表达母源性等位基因，主要受其上游4000bp处差异甲基化区(differentiallymethylatedregion，DMR)富含CpG岛的甲基化调控。H19 可调节胚胎的生长发育，其在胚胎期表达升高，出生后在大部分组织及器官中被抑制，仅在心肌及骨骼肌中保持较低的表达水平。H19主要存在于细胞质中，以调节性RNA或核糖调节子的方式调控基因表达，且其第一个外显子可编码miR-675。近年来大量研究发现，H19在多种肿瘤中存在异常表达，其广泛地参与了肿瘤细胞分化、血管生成及侵袭转移等进程，然而在不同的肿瘤中H19表现出癌基因及抑癌基因的双重特性。　　2H19在肿瘤中的表达情况　　2.1H19高表达的肿瘤　　大量研究表明，H19在不同的肿瘤进程中发挥着不同的生物学特性。Zhang等研究发现，H19在胃癌组织中表达水平明显增高，且与肿瘤淋巴结转移程度明显相关，同时H19高表达患者总体生存时间降低，可作为胃癌患者总体生存时间的独立预测指标(P=0.042)。Yang等研究发现，H19单核苷酸多态性位点rs217727T、rs2839698T与胃癌患者遗传易感性密切相关(P分别为0.008，0.011)，且与普通基因型相比，CT+TTrs217727和CT+TTrs2839698可显著增加胃癌患病风险(P分别为0.040，0.033)。Tsang等研究证实，H19是miR-675前体RNA，H19/miR-675在结直肠癌组织及细胞中均高表达，其可通过抑制其下游抑癌基因(retinoblastoma，RB)的表达，从而增强肿瘤细胞增殖和形成。Vennin等研究发现，高表达的H19可通过miR-675 下调泛素连接酶E3家族(c-Cbl、Cbl-b)，促进乳腺癌细胞增殖、迁移以及肿瘤的远端转移。Shi等通过实时定量PCR发现H19在神经胶质瘤组织中高表达，且与肿瘤分级明显相关;细胞功能实验进一步发现，H19可通过其衍生的miR-675诱导神经胶质细胞侵袭转移。Wang等发现H19在肾透明细胞癌组织及细胞系中高表达，沉默H19后可抑制癌细胞的增殖及侵袭转移能力。由此可知，H19可作为肾癌患者不良预后的独立预测因子及基因治疗的潜在靶点。Ma等对胰腺癌中的H19进行检测结果显示，相对于癌旁组织，H19在胰腺癌组织中的表达水平异常增高，且其表达水平与胰腺癌侵袭转移明显相关，可作为胰腺癌发生远处转移的一个预测因子，抑制H19的表达可作为胰腺癌治疗的一个潜在靶点。Hernandez等研究发现，肝原位癌患者组织中H19表达水平与血清中甲胎蛋白(AFP)的表达水平密切相关，且H19衍生的miR-675在肝癌细胞中的高表达可增强细胞的生长、增殖和聚集能力。Lv等发现，黄曲霉素B1可上调肝癌细胞系HepG2中H19的表达水平，从而促进肿瘤细胞的生长和侵袭能力，而敲减H19可以逆转黄曲霉素对肿瘤细胞的促进作用。H19除在上述肿瘤中存在异常高表达外，同时在膀胱癌、宫颈癌、卵巢癌、食管癌、绒毛膜癌等肿瘤中表达增高，参与肿瘤的发展进程，并与患者不良预后相关。　　2.2H19 低表达的相关肿瘤作为印记基因网络反式调控　　因子的H19除了在肿瘤的进程中起促进作用外，其以复杂的生物学特性在前列腺癌、肝癌、肾母细胞瘤(Wilms瘤)等肿瘤中呈低表达，表现出抑癌基因的特性。Zhu等研究发现，H19可抑制前列腺上皮细胞的迁移能力，而此过程又与miR-675密切相关，分析发现H19主要通过miR-675发挥作用。H19/miR-675轴可抑制前列腺癌细胞转移，有望成为进展期前列腺癌的诊断及治疗靶点。H19除了在前面所述的在肝癌细胞和组织中高表达起促癌作用外，还可抑制肝细胞癌进程，其在肝癌组织中的表达较癌旁组织降低，且H19表达水平与肝癌的预后明显相关。此外，H19还可与miR-200家族竞争性结合，从而逆转上皮间质转化(EMT)进程，进而在体内外抑制肿瘤细胞转移。Soejima等也发现H19在Wilms瘤中的表达下调，提示H19可能具有抑制肿瘤进展的作用。　　3H19在肿瘤中的表达调控机制　　鉴于H19在多种肿瘤存在异常表达，且与患者不良预后紧密相关。随后，多项研究进一步分析了H19在肿瘤发生、发展中发挥生物学功能的分子机制，发现H19可通过表观遗传调控参与肿瘤进程，同时H19可与多种癌基因及抑癌基因(如c-Myc、p53、HIF1-以及TGF-等)相互作用，进而影响Wnt、P53、AKT等信号通路;H19 还可与miRNA相互作用，在肿瘤细胞的生长、增殖、凋亡及侵袭转移等进程发挥重要的调控作用。　　3.1基因印记的调控　　IGF2是另一个发现较早的印记基因，与H19属于同一个基因印记群，位于H19上游70000bp处。IGF2为母系印记基因，与H19共受基因上游差异甲基化区(differentiallymethylatedregion，DMR)的调控，DMR差异甲基化是保证H19母源单等位基因表达及IGF2基因父源单等位基因的基础。研究发现，c-Myc能够与H19母系等位基因DMR附近的启动子区E-box结合促进组蛋白乙酰化，进而激活H19启动子转录，从而调控H19在肿瘤中的表达水平。研究表明，H19/IGF2印记异常与人类许多肿瘤的发生相关，印记丢失(lossofimprinting，LOI)是其主要的致瘤方式。Gao等发现H19CBS6区域高甲基化状态与IGF2的LOI密切相关并导致IGF2表达上调，高表达的IGF2可促进肿瘤的复发、转移等进程。　　3.2H19参与信号通路的调控　　H19能够通过Wnt/-catenin、PI3K/AKT、p53等信号通路调控肿瘤发生、发展。研究表明，Wnt信号通路在胚胎发育及肿瘤进展中发挥重要的调控作用，由遗传及表观遗传改变引起的Wnt信号通路的异常激活与肿瘤的EMT及侵袭转移密切相关，如在膀胱癌中，高表达的H19 可通过抑制Nkd1从而激活Wnt/-catenin信号通路，促进肿瘤侵袭转移等恶性行为。此外，H19能够通过诱导EZH2和H3K27三甲基转移酶与Nkd1启动子位点相结合，促进Nkd1启动子H3K27三甲基化，从而沉默Nkd1的表达。Nkd1作为Wnt/-catenin信号通路中关键的抑制因子，其表达降低将活化Wnt/-catenin信号通路，进而导致E-钙黏蛋白下调，促进肿瘤EMT和侵袭转移进程。Matouk等研究发现，TGF-能够激活PI3K/AKT信号通路，调控H19和miR-675的表达水平，从而诱导乳腺癌的EMT进程。Lv等在肝癌中发现，抑制H19/miR-675的表达，可上调AKT蛋白，进而激活PI3K/AKT信号通路，激活后的PI3K/AKT信号通路可抑制其下游靶基因GSK-3的表达，最终导致Cdc25A上调，从而加快细胞周期进程，促进细胞侵袭转移。Matouk等发现，H19也可作用于p53及其下游靶基因参与p53信号通路调控。缺氧条件下，缺氧诱导因子HIF1-被激活，从而促使H19表达上调，但野生型的p53可阻断这种效应。H19还可通过作用p53下调其下游靶基因Bax，促进胃癌细胞增殖并抑制凋亡进程。　　3.3H19与miRNA相互作用　　H19除了协同miR-675参与多种肿瘤发生、发展进程中的调控作用外，其还可以通过与miRNA形成竞争内源性RNAs(competingendogenousRNAs，ceRNAs) 调控网络，从而参与肿瘤的进展。Ma等研究发现，H19能够与let-7竞争性结合let-7下游靶基因HMGA2，从而促进胰腺癌的EMT进程。此外，沉默H19能够抑制miR-200家族并上调ZEB1/ZEB2的表达，从而在EMT进程和肿瘤侵袭转移中发挥至关重要的作用。同时，H19表达水平还与蛋白质复合物HnRNPU/PCAF/RNA相关，其能够促进miR-200启动子组蛋白H3乙酰化从而上调miR-200家族在肿瘤中的表达水平，逆转肝癌的EMT进程。Zhou等研究发现，H19的表达水平还与miR-141具有明显的相关性。MiR-141能够特异性结合H19mRNA结合位点，从而抑制H19的表达水平，同时miR-141也可以通过调控H19的下游靶基因拮抗H19的癌基因作用;另外，H19也可调控miR-141下游靶基因ZEB1拮抗miR-141功能，从而在胃癌的增殖和侵袭转移中发挥重要作用。　　4总结及展望　　大量研究表明H19在肿瘤的发生、发展进程中发挥着至关重要的重要作用。因此，了解H19在不同肿瘤中的生物学功能，将为H19作为肿瘤早期诊断指标、基因治疗靶点及预后判断提供理论依据。然而，对H19生物学功能的机制研究还处于起步阶段，且发现的H19上游及下游调控靶基因非常有限，其具体的机制还需要进一步的完善。目前，对H19的功能研究尚存在争议，在某些肿瘤中H19 作为癌基因促进肿瘤细胞的生长、增殖、血管生成、侵袭转移等恶性行为，而在部分肿瘤中H19又作为抑癌基因发挥相反的生物学功能，甚至在同一种肿瘤中H19发挥着抑癌及促癌基因的双重作用，因此对于H19具体的生物学功能机制还需进一步深入探究。总之，通过对包括H19在内lncRNAs的深入研究，将进一步拓展人们对肿瘤病因发病学的认识，为肿瘤的预防、诊断、预后判断及基因治疗提供理论依据。