临床医学进展  >> Vol. 8 No. 5 (July 2018)

长链非编码RNA MEG3在肿瘤发生中的研究进展
Research Advancements of Long Non-Coding RNA MEG3 in Tumor

DOI: 10.12677/ACM.2018.85075, PDF, HTML, XML, 下载: 656  浏览: 3,973  科研立项经费支持

作者: 周 晶:泰州市人民医院肿瘤科,江苏 泰州;田 野:泰州市人民医院普外科,江苏 泰州

关键词: 长链非编码RNAMEG3肿瘤Long Non-Coding RNA MEG3 Tumor

摘要: 长链非编码RNA(lncRNA)是一类长度超过200 nt (核苷酸)的功能性RNA分子,以RNA的形式在多种层面(表观遗传学、转录水平、转录后水平等)上调控基因的表达。在肿瘤的发生、发展过程中发挥着重要的作用。母系表达基因MEG3是第一个被发现具有肿瘤抑制功能的lncRNA。众多研究表明lncRNA MEG3表达于多种正常组织,而在大多数肿瘤组织或肿瘤细胞株中不表达。本文总结了lncRNA MEG3在研究方面取得的进展,主要就lncRNA MEG3在肿瘤发生发展中的作用作一综述。
Abstract: Long non-coding RNAs (lncRNAs, > 200 nt) were reported more recently. Most lncRNAs play im-portant biological roles in tumorigenesis through different mechanisms including epigenetic modification, alternative splicing, RNA decay, and post-translation modification regulation. MEG3, an imprinted gene, maternally expressed in humans, has been first identified as a tumor suppres-sor. The expression of MEG3 is lost or markedly reduced in several primary human tumors. In this review, we review the latest advancement of MEG3 in tumorigenesis.

文章引用: 周晶, 田野. 长链非编码RNA MEG3在肿瘤发生中的研究进展[J]. 临床医学进展, 2018, 8(5): 454-459. https://doi.org/10.12677/ACM.2018.85075

1. 引言

母系表达基因(materally expressed gene 3, MEG3),是一种印迹基因,定位于染色体14q32.3,是由Miyoshi等人于2000年首次发现的小鼠母体印记基因Glt2的人类同系物 [1] 。lncRNA MEG3是第一个被发现具有肿瘤抑制功能的lncRNA(long non-coding RNA),在许多正常组织中表达,而在多种人类肿瘤和肿瘤细胞中表达缺失 [2] [3] 。本文就lncRNA MEG3的功能研究进展及lncRNA MEG3在肿瘤发生发展中的作用作一综述。

2. 长链非编码RNA

人类基因组中约有98%的转录产物为非编码RNA (noncoding RNA, ncRNA),在生长发育、肿瘤发展等过程中起着广泛而重要的作用 [4] [5] [6] 。非编码RNA包括短链非编码RNA和长链非编码RNA。短链非编码RNA,如miRNA和siRNA的功能和临床意义已被证实,而长链非编码RNA(lncRNAs, >200 nt)的功能和临床意义已成为最近研究的热点。新近研究发现,lncRNAs并不编码蛋白,而是以RNA的形式在多种层面上(表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等)调控基因的表达水平 [7] [8] [9] 。

已有众多研究证实,lncRNAs在肿瘤的形成过程中发挥着重要的生物学作用。LncRNA差异表达于正常组织与肿瘤中,特异性的lncRNA可作为肿瘤的预测因子。例如,lncRNA HOTAIR在乳腺癌中表达显著上调,沉默其表达后影响了乳腺癌细胞的侵袭能力,且与乳腺癌患者的预后不良密切相关 [10] ;lncRNA MALAT1在NSCLC中表达显著上调并促进了NSCLC细胞的侵袭和转移,可作为NSCLC患者预后不良的分子指标 [11] 。

LncRNA MEG3是第一个被发现有肿瘤抑制作用的lncRNA。LncRNA MEG3表达于多种正常组织,特别在脑组织呈现高表达,然而在肿瘤组织及一些肿瘤细胞株中不表达,提示lncRNA MEG3具有肿瘤抑制因子的作用 [12] [13] [14] [15] 。

3. lncRNA MEG3来源

Zhang等人 [2] 为了明确垂体腺瘤的分子生物学发病机制,运用cDNA代表性差异分析法(cDNA-RDA)方法比较了正常垂体组织和无功能性垂体腺瘤间基因表达的差异,其中下调最为明显的四种基因分别是GADD45-γ,组蛋白剪切酶6,DLKl和MEG3。印记基因MEG3在正常人促性腺激素细胞中有表达,而在促性腺激素细胞起源的无功能性垂体腺瘤中不表达;Northern Blot和RT-PCR分析进一步表明:lncRNA MEG3在功能性垂体腺瘤及许多细胞株中也不表达。基因分析表明:lncRNA MEG3定位于染色体14q32.3。Miyoshi等 [1] 于2000年首次发现lncRNA MEG3基因是小鼠基因Gtl2的同系物。LncRNA MEG3或Gtl2基因与另一个印记基因Dlk1密切相关 [16] 。Dlk1编码包含6个表皮生长因子重复序列的跨膜蛋白,但lncRNA MEG3或Glt2基因的功能还不明确。

4. lncRNA MEG3特点

LncRNA MEG3,一种母系表达的印迹基因,编码长度为~1600个nt的长链非编码RNA的表达(17)。LncRNA MEG3具有10个外显子组成的单拷贝印迹基因,由于不同的剪接方式共发现了12个表型,每个表型包含共同的外显子1-3和8-10,在外显子4-7有不同的链接方式;12个lncRNA MEG3表型均显示3个明显的二级结构域 [1] [17] [18] 。

功能上,lncRNA MEG3可以刺激肿瘤抑制因子p53介导的转录活性,使p53蛋白在细胞内聚集,降低了p53负性调节因子MDM2蛋白的表达 [17] ,同时选择性地激活p53的下游目标基因GDF15(TGF-β家族成员,具有抑增殖作用 [19] [20] [21] ;而p53的另一个众所周知的靶基因p21CIPI并不受lncRNA MEG3的影响 [17] 。同时,lncRNA MEG3本身的表达也受表观遗传学的控制,在多种肿瘤中lncRNA MEG3存在异常的CpG甲基化 [22] [23] 。

5. lncRNA MEG3与肿瘤的研究进展

除了正常的垂体组织,lncRNA MEG3在脑、肾上腺以及胎盘组织中均高表达 [2] ,而在几乎全部无功能性垂体瘤、大部分功能性垂体瘤、肝癌以及神经胶质瘤等肿瘤中lncRNA MEG表达是缺失或明显下调的 [2] [20] [24] 。

5.1. lncRNA MEG3与无功能性腺瘤

垂体腺瘤占颅内肿瘤的10%,人群发病率为20%,无功能性垂体腺瘤(non-functional adenomas, NAFs)体肿瘤的30% [25] 。NAFs的细胞起源差异很大,确诊时往往肿瘤体积较大,肿瘤压迫致临床常继发出现垂体功能低下,视力下降及视野缺损等症状 [26] 。尽管NAFs大多数是良性肿瘤,但约5%~35%的肿瘤呈侵袭性生长,破坏硬膜、颅骨,侵入蝶窦或海绵窦;极少数是恶性肿瘤,转移到中枢神经系统以外的其他区域生长 [25] [26] 。

Zhang等人 [2] 运用cDNA-RDA方法比较了正常垂体组织和NAFs间基因表达的差异,发现lncRNA MEG3下调较为明显;为了进一步验证lncRNA MEG3在NAFs中的表达,他们运用RT-PCR检测了在五种正常脑垂体以及八种促性腺激素来源的NAFs中lncRNA MEG3的表达。在正常脑垂体中lncRNA MEG3均有表达,而在NAFs中lncRNA MEG3无表达;同时又通过qRT-PCR检测了16例正常垂体和50例额外的促性腺激素细胞来源的NAFs。在19例NAFs中lncRNA MEG3的表达水平少于正常垂体的2%。这些数据表明lncRNA MEG3表达在促性腺激素细胞来源的NAFs中是缺失的;同样检测了LHβ或FSHβ表达阴性的肿瘤,发现这些肿瘤中MEG3的表达类似于促性腺激素细胞来源的NAFs。

所有结果表明NFAs中lncRNA MEG3表达缺失是普遍现象。

5.2. lncRNA MEG3与脑膜瘤

脑膜瘤占所有中枢神经系统肿瘤的15%~25%。脑膜瘤生长比较缓慢,分期为I级的脑膜瘤被认为是良性的,但是I期脑膜瘤的复发会导致重要结构的挤压,从而导致临床神经系统功能的损伤;II期或III期脑膜瘤发病率低于20%,却具有较强的侵袭能力,随着发病率及死亡率的增加具有了高的复发风险 [27] 。

Zhang等人 [19] 报道lncRNA MEG3与脑膜瘤的病理发生、临床进展相关,在正常脑膜细胞高表达,而在大多数人脑膜瘤组织或细胞株中不表达,同时lncRNA MEG3表达的缺失与肿瘤的分级存在强烈的相关性。另外,lncRNA MEG3基因启动子在脑膜瘤CpG甲基化增加。从功能上看,lncRNA MEG3抑制脑膜瘤细胞的DNA合成及细胞集落的形成,而且刺激p53的转录活化。

5.3. lncRNA MEG3与肝细胞癌

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是全世界发病率迅速上升的恶性肿瘤之一,目前肝移植是治疗早期肝癌最有效的根治方法,但是术后复发是影响肝癌患者远期生存最主要的问题。

Braconi等人 [24] 研究表明,与正常肝细胞相比,lncRNA MEG3在肝癌细胞中下调了210倍;过表达lncRNA MEG3后显著地抑制了肝癌细胞的生长,诱导了肝癌细胞的凋亡。MiR-29能够通过启动子区的超甲基化来调控lncRNA MEG3的表达并增加lncRNA MEG3的表达水平,提出了lncRNA MEG3将会成为肝细胞癌干扰治疗中的一个潜在的下游靶点。

5.4. lncRNA MEG3与膀胱癌

膀胱癌发病率位于男性恶性肿瘤的第四位 [28] 。分子及病理研究将膀胱癌至少分为两大类:泌尿道上皮肿瘤是非侵袭性的乳突状肿瘤,发生较多但是较少进展;而侵袭性的膀胱癌进展非常快,病人往往预后不良,且五年生存率只有50% [29] [30] 。因此,研究其分子机制就显得尤为重要了。

Ying等人 [31] 研究发现,相比于正常组织,lncRNA MEG3在膀胱癌组织中的显著减少,且在肿瘤组织中的自噬活性明显增强,同时体内研究发现lncRNA MEG3和LC3-II (一种自噬标记物)之间具有负性相关性;进一步在体外实验中发现lncRNA MEG3抑制了自噬活性,而敲除lncRNA MEG3表达后激活了自噬活性;下调lncRNA MEG3表达后会抑制细胞的凋亡,而自噬的抑制剂能够解救lncRNA MEG3敲除所导致的细胞凋亡,更重要的是自噬抑制剂消除了lncRNA MEG3敲除后所导致的细胞增殖。

以上数据表明,在膀胱癌中下调lncRNA MEG3后会激活自噬从而增强细胞的增殖。

5.5. lncRNA MEG3与其他肿瘤

另外一些研究显示,lncRNA MEG3与神经胶质瘤增殖相关,lncRNA MEG3的过表达抑制细胞增殖,诱导细胞凋亡,并且与p53基因的活化有关 [20] ;在对多发性骨髓瘤、急性髓性白血病、骨髓增生异常综合症病例lncRNA MEG3基因启动子差异性甲基化区的甲基化状态分析发现,在57%的多发性骨髓瘤存在异常的甲基化谱,并且甲基化谱与疾病的亚型和疾病的阶段具有相关性,同时发现,在34.9%MDS和47.6%的急性骨髓性白血病有异常甲基化,但在甲基化状态与核型和预后评分系统间没有重要联系然而,采用生存分析法发现,lncRNA MEG3启动子异常高甲基化的急性骨髓性白血病、骨髓增生异常综合症病例总的幸存率下降 [15] [32] 。

6. 展望

一个好的肿瘤抑制因子应该至少满足以下三个标准:1) 在肿瘤中功能性的失活;2) 过表达后会在体内外抑制肿瘤生长;3) 敲除了这些基因后会导致肿瘤的形成或老鼠模型中发育的缺陷。许多研究已经报道,lncRNA MEG3在多种肿瘤组织及肿瘤细胞中表达缺失。过表达lncRNA MEG3后能够抑制肿瘤细胞的增殖,诱导细胞的凋亡。lncRNA MEG3的功能可能是通过肿瘤抑制因子p53来调节。众多研究表明lncRNA MEG3是一个新型的lncRNA肿瘤抑制因子。尽管对lncRNA MEG3作用的分子机制的认识还相对有限,但是lncRNA MEG3在不久的未来将有可能成为临床肿瘤治疗的理想靶点。

基金项目

泰州市科技支撑社会发展项目(2016-13);泰州市人民医院院级课题(ZL201601)。

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