胃癌与microRNA的研究进展

【关键词】microRNA;肿瘤;胃癌

【中图分类号】R735.2【文献标识码】A【文章编号】1007-8517(2010)16-019-2

胃癌是最常见的消化道恶性肿瘤,在我国每年约有40万新发病例,近30万人死于胃癌[1]。深入探讨胃癌的发病机制对于胃癌的预防、治疗以及提高生存率有重要意义。microRNA是新发现的一类含有22～28个核苷酸的非编码小分子单链RNA,广泛存在于真核生物中。microRNA通过与靶mRNA的3’UTR的碱基互补结合,促进靶mRNA的降解或抑制翻译,从而调控靶基因的表达,影响细胞的增殖、分化和凋亡等过程。目前研究认为,一些microRNA与肿瘤关系密切,可通过不同信号通路直接参与调控肿瘤的发生、发展和转归过程[2]。

1microRNA的发现及命名

1993年,在秀丽新杆线虫的突变体中,Lee等利用遗传分析的方法发现了第1个长约22个核苷酸的小分子RNA[3],命名为lin-4。这种RNA只在线虫发育的第1、2期大量表达,促进线虫从第1期向第2期过渡,时序性地调控胚胎的后期发育。2000年,Reinhart等在线虫体内中发现了另一种类似的具有转录后调节功能的小分子RNA,即let-7。它存在于幼虫第3、4期及成虫期,决定线虫从幼虫向成虫的转变。这两种RNA都是通过识别及结合3’UTR,从而抑制转录过程、下调相关蛋白的水平、调控生物体的生长发育等。随后,陆续许多实验室从线虫、果蝇、斑马鱼、人类、拟南芥和水稻等多种真核模式生物中发现了300余种这类RNA,科学家将它们统一命名为microRNA。

2microRNA的生成及作用机制

2.1生成

在细胞核内,microRNA的基因在RNA转录酶的作用下生成原始转录本,然后经RNA聚合酶Ⅲ作用,形成含茎环结构的前体microRNA,再由Ran-GTP依赖的转运蛋白和Exportin-5转移至胞质内。Dicer酶将茎环结构剪切成双链RN段,并整合到RNA诱导沉默复合体中,其中一条链降解,另一条生成成熟的microRNA,保留在复合体中。

2.2作用机制

在多数植物体内,microRNA与靶mRNA几乎能够完全互补,通过RNA干扰机制,单链microRNA与相关蛋白结合形成RNA诱导沉默复合体,能与靶mRNA的3’UTR特异性结合,促使靶mRNA在特异性位点断裂,减低靶mRNA的转录水平。而在动物体内,由于microRNA与靶mRNA不能完全互补配对,microRNA主要通过抑制翻译,起到抑制靶基因表达的作用。部分研究揭示了更为复杂的作用机制,例如某些基因的3’UTR是多个microRNA的作用靶点,提示可能多个microRNA联合抑制靶基因的活性。迄今,仍有不清楚的作用机制有待更进一步的研究。

3microRNA与肿瘤的关系

研究发现,正常细胞与肿瘤细胞的microRNA表达谱存在明显差异,且多数microRNA基因位于与肿瘤相关性弱的基因位点,由此推测microRNA在肿瘤形成过程中发挥重要作用。若microRNA在癌症中的表达水平上调,则为促癌基因,可下调抑癌基因的活性;若microRNA在癌症中的表达水平下调,则为抑癌基因,可下调原癌基因的活性。

3.1促癌作用

mir-155的最初前体是B细胞整合族非编码RNA。mir-155的高表达可见于B细胞淋巴瘤、乳腺癌、肺癌等多种恶性肿瘤。编码mir-17族的基因位点在滤泡淋巴瘤、套细胞淋巴瘤等多种肿瘤中出现扩增,导致mir-17族的高表达。mir-21是在恶性胶质瘤中发现的另一种异常高表达的microRNA。在培养的恶性胶质瘤细胞中下调mir-21,导致肿瘤细胞的凋亡。它在肿瘤发生中的作用可能与阻止肿瘤程序性细胞死亡有关,但其确切的靶基因还有待于证实。

3.2抑癌作用

有些microRNA基因可能通过控制细胞分化和凋亡,进一步抑制肿瘤发展。let-7家族是典型具有抑癌基因作用的分子,在肺癌、结肠癌等肿瘤研究中发现,let-7负调控原癌基因let-60的表达。结肠癌组织中,mir-143和mir-145的表达明显下调。在65%的慢性B淋巴细胞白血病患者的细胞中,mir-15a和mir-16-1通过抑制具有抗凋亡作用的Bcl-2蛋白的表达,发挥类似抑癌基因的作用。

4microRNA与胃癌

现阶段,围绕microRNA与胃癌的研究已经展开,实验研究发现了一些与胃癌关系密切的microRNA。92%的胃癌样本中mir-21呈高表达状态,提示mir-21可能作为胃癌有效的诊断标志物。Motoyama等的研究显示,在胃癌细胞系中,let-7抑制肿瘤相关蛋白HMGA2的表达。而在HMGA2低表达的胃癌细胞中,let-7a、let-7b和let-7c的表达水平明显高于高表达的胃癌细胞。由此可见,通过与肿瘤相关蛋白之间的相互作用,microRNA发挥促进或抑制肿瘤形成的生物学功能。Li等[4]研究了microRNA与胃癌淋巴结转移相关基因PRL-3之间的关系。观察发现,人工microRNA可以抑制肿瘤侵袭转移相关基因PRL-3的表达,从而影响肿瘤细胞的生物学行为[5]。

胃癌细胞自身存在或使用化疗药物后获得的多药耐药性是胃癌预后差、病死率高的一个重要原因。在肿瘤细胞产生耐药性的过程中,microRNA也发挥了重要的作用。Xia等通过研究发现了一系列microRNA在胃癌多药耐药细胞系中存在着表达差异。而且,在表达下调的microRNA中,mir-15R和mir-16R通过调控其靶基因,即凋亡抑制基因Bcl-2,在胃癌细胞多药耐药性的形成过程中扮演重要角色。

5总结

正如Phillip Zamore所说:“如果microRNA在进化过程中如此高度保守而没有任何实际功能,那真是大自然拿科研人员开涮,而且是一个残酷的玩笑。”随着分子生物学的飞速发展,对microRNA的基本生物学特性和功能有了初步了解。但microRNA的确切功能及其靶目标、作用机制及影响因素、能否成为攻克肿瘤的一个突破口?microRNA与胃癌的密切关系也需要进行更多更深入的研究。比如,特异性的microRNA的靶基因及其相关调控机制的研究有利于胃癌的早期诊断和基因治疗。这些都展示了microRNA在胃癌临床治疗等方面的巨大应用前景。

参考文献

[1] 黄伟,孙岩.MicroRNA与癌症的研究进展[J].天津医药,2009,37(3):238-240.

[2] Shen R,etc.Epigenetic repression of microRNA-129-2 leads to overexpression of SOX4 in gastric cancer.Biochem Biophys Res Commun,2010,394(4):1047-1052.

[3] Lee RC,etc.The C.elegans heterochronic gene lin24 encodes small RNAs with.

[4] 张辉,苏式兵.微RNA与中医药抗肿瘤研究[J].上海中医药杂志,2008,42(3):10-13.

[5] Wijnhoven BP,etc.MicroRNA profiling of Barrett's oesophagus and oesophageal adenocarcinoma.Br J Surg.2010,97(6):853-861.