MicroRNA-27的研究進(jìn)展＊

楊 梅 綜述；馮正平，鄧華聰 審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，重慶 400016）

微RNA（microRNA，miRNA）是一類進(jìn)化上高度保守，非編碼蛋白質(zhì)的單鏈小RNA分子。miR-27家族是眾多miRNA中功能顯著的一種，目前研究發(fā)現(xiàn)miR-27與人體多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，因此，miR-27受到越來越多的關(guān)注。本文對(duì)有關(guān)miR-27與臨床疾病的發(fā)生的研究進(jìn)展作簡(jiǎn)要綜述。

1 miRNA

miRNA是一類由大約22個(gè)核苷酸組成的內(nèi)源性非編碼小RNA分子。miRNA起源于基因組miRNA，這些miRNA有的位于功能基因的編碼區(qū)，更多的是位于非編碼區(qū)；有些獨(dú)立存在，也有許多miRNA成簇存在于基因組上。miRNA在RNA聚合酶Ⅱ的作用下轉(zhuǎn)錄成為pri-miRNA（primary miRNA），在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)一步被加工為中間體pre-miRNA（precursor miRNA），然后轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中，經(jīng)過一系列酶切后形成成熟的miRNA。成熟miRNA與RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體（RNA-induced silencing complex，RICS）結(jié)合于目標(biāo) mRNA的3′非翻譯端（3′untranslational region，3′UTR）區(qū)域，引起目標(biāo)mRNA的降解或者抑制其翻譯，從而對(duì)靶基因的表達(dá)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的作用［1］。單個(gè)miRNA能作用于數(shù)百個(gè)功能不同的靶基因，而miRNA在不同發(fā)育階段和特定細(xì)胞系中的表達(dá)實(shí)現(xiàn)了對(duì)靶基因時(shí)序性和組織特異性的調(diào)控。

自從1993年第一次發(fā)現(xiàn)miRNA——lin-4和lin-14，近10年來關(guān)于miRNA的研究取得了很大進(jìn)展。miRNA在動(dòng)物、植物、病毒，甚至是單細(xì)胞的綠藻中都有發(fā)現(xiàn)，目前在人體中發(fā)現(xiàn)的miRNA超過1 000種［2］。研究表明，這些miRNA在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)控了至少1／3的人類功能基因，涉及受體、轉(zhuǎn)運(yùn)子、轉(zhuǎn)錄因子、分泌因子及各種信號(hào)通路。它們?cè)诓煌募?xì)胞系中發(fā)揮作用，調(diào)控不同的生物過程，如細(xì)胞的分化、增殖、凋亡、代謝，甚至個(gè)體發(fā)育［2］。miRNA的突變或異常表達(dá)與疾病的發(fā)生密切相關(guān)，包括引起腫瘤的發(fā)生與腫瘤的多藥耐藥性等。

miR-27家族是miRNA中有顯著功能的一種，人類有miR-27a、miR-27b2種亞型，并分別與其他 miRNA形成miRNA簇。目前發(fā)現(xiàn)miR-27與多種疾病的發(fā)生密切相關(guān)，其中，與骨代謝疾病、腫瘤發(fā)生及心血管疾病等的關(guān)系尤為密切。

2 miR-27與疾病的關(guān)系

2.1 miR-27與代謝性骨病 miRNA可調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞的增殖、分化以及凋亡的特定靶基因或信號(hào)通路，影響骨的新陳代謝，從而參與骨的發(fā)育和形成。其中，miR-27在成骨細(xì)胞分化過程中的作用尤為顯著。miR-27在人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（human mesenchymalstem cells，hMSC）轉(zhuǎn)化為骨細(xì)胞的過程中可抑制Wnt信號(hào)通路中的結(jié)腸腺瘤性息肉病（adenomatous polyposis coli，APC）基因的表達(dá)，促使β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的積累，從而影響骨細(xì)胞的分化。下調(diào)miR-27表達(dá)可促進(jìn)β-catenin的降解，誘導(dǎo)成骨細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松［3］。Schoolmeesters等［4］也發(fā)現(xiàn) miR-27a在hMSC中可影響轉(zhuǎn)錄因子手性鈣結(jié)合蛋白（grancalcin）的表達(dá)，影響骨的形成。Akhtar等［5］研究發(fā)現(xiàn)miR-27b可下調(diào)軟骨細(xì)胞的基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-13的分泌，其表達(dá)異常易導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。另外，miR-27可以作用于骨成型蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）信號(hào)通路中的BMP受體（BMP receptor，BMPR）1A基因及BMPR2基因，促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化［6］。這些研究表明，miR-27在骨的代謝方面發(fā)揮著重要作用，其異常表達(dá)會(huì)導(dǎo)致疾病的發(fā)生，如骨質(zhì)疏松。

2.2 miR-27在腫瘤發(fā)生中的作用 腫瘤的發(fā)生是細(xì)胞增殖和凋亡失衡的結(jié)果，而越來越多的研究發(fā)現(xiàn)miRNA在腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮著十分重要的作用。一些miRNA可以作用于原癌基因或抑制基因，如果其表達(dá)產(chǎn)生異常會(huì)使其靶基因產(chǎn)生相反的生物功能，從而促使腫瘤的發(fā)生，這些miRNA相應(yīng)地被歸為具有抑癌或原癌特性的miRNA。在腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮作用的miRNA大多屬于這類原癌或抑癌的miRNA，它們的表達(dá)譜明顯不同于正常細(xì)胞，這種異常表達(dá)破壞正常的細(xì)胞周期，導(dǎo)致細(xì)胞的異常增殖形成腫瘤。miRNA引起腫瘤細(xì)胞免疫逃逸而免于凋亡，并促其無限增殖，導(dǎo)致血管生成、轉(zhuǎn)移等［7］。近來已有大量研究證實(shí)miR-27的致癌作用，它發(fā)揮著原癌基因的功能。

miR-27在乳腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌及胃腺癌等多種腫瘤中的表達(dá)較正常組織顯著上調(diào)。在乳腺癌細(xì)胞中，miR-27a可調(diào)控抑癌基因叉頭框 O1（forkhead box O1，foxO1）基因的表達(dá)［8］，也可抑制鋅指蛋白ZBTB10（zinc finger and BTB domain containing 10）的表達(dá)，促使Sp蛋白的積累［9-10］，引起細(xì)胞周期的異常，導(dǎo)致乳腺癌的發(fā)生。而發(fā)生在miR-27a前體中的單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）阻礙其轉(zhuǎn)化為成熟體，這類家族發(fā)生乳腺癌的概率明顯降低［11］。崔秀英等［12］研究發(fā)現(xiàn)，miR-27在轉(zhuǎn)移組乳腺癌組織中的表達(dá)明顯高于非轉(zhuǎn)移組，其表達(dá)與腫瘤的大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，miR-27顯示乳腺癌的惡性程度和轉(zhuǎn)移狀態(tài)的特性使其可能成為乳腺癌新的預(yù)后指標(biāo)及治療靶點(diǎn)。對(duì)于其他腫瘤，包括結(jié)腸癌、胰腺癌等，miR-27也通過作用于ZBTB10而發(fā)揮誘導(dǎo)腫瘤的作用，并且抗癌劑CDODA-Me和CDDO-Me可以降低miR-27的表達(dá)而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)［13-14］。另外，miR-27在胰腺癌中也可作用于SPRY2蛋白，在胃癌中可作用于抗增殖蛋白Prohibitin，形成對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的影響［15-16］。腫瘤相關(guān)miRNA的特性可能應(yīng)用于腫瘤分型、診斷、預(yù)后判斷、指導(dǎo)用藥，療效監(jiān)測(cè)，甚至輔助治療。

2.3 miR-27與腫瘤的多藥耐藥性 化學(xué)療法（化療）是目前治療腫瘤的主要手段之一，但目前常用的大多數(shù)化療藥物并非靶向藥物，因而治療劑量較大、毒性作用明顯，且應(yīng)用化療藥物一段時(shí)間后，患者可能產(chǎn)生耐受。如何增加腫瘤細(xì)胞對(duì)化療的敏感性，減少耐受，甚至殺滅已經(jīng)發(fā)生耐受的腫瘤細(xì)胞，是腫瘤治療中的一個(gè)重要問題。研究顯示，不少miRNA可能影響腫瘤對(duì)化療的敏感性，有的miRNA可能增加腫瘤的化療敏感性，而另一些作用則相反。

除了致癌作用，miR-27還能通過調(diào)控多藥耐藥基因與細(xì)胞凋亡來調(diào)節(jié)腫瘤的多藥耐藥性，影響腫瘤的化療效果和預(yù)后。一些獨(dú)立的研究表明，miR-27的下調(diào)會(huì)導(dǎo)致多藥耐藥基因低表達(dá)［17］，miR-27a通過這種機(jī)制影響白血病細(xì)胞對(duì)多柔比星（doxorubicin，DOX）、胃癌細(xì)胞和食管鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞對(duì)多柔比星的抗性［18-20］。另外，van Jaarsveld等［21］也發(fā)現(xiàn)miR-27與卵巢癌化療耐藥性之間關(guān)系密切。因此，靶向miR-27的藥物有可能減小藥物對(duì)腫瘤治療的抗性，從而改善療效。

2.4 miRNA-27與肥胖 近來研究發(fā)現(xiàn)，miRNA在人體物質(zhì)和能量代謝的動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)功能。脂肪組織的功能對(duì)于能量代謝是必不可少的，脂肪組織不僅是一個(gè)能源站，也是內(nèi)分泌因子的重要來源。miRNA介導(dǎo)的脂肪功能的表觀遺傳調(diào)控已經(jīng)是能量代謝和肥胖的研究中的一個(gè)重要方面。研究發(fā)現(xiàn)，miR-27家族（miR-27a和miR-27b）在脂肪細(xì)胞分化過程中表達(dá)下調(diào)，影響其靶基因過氧化物酶體增殖物活化受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）γ的表達(dá)（PPARγ是脂肪生成的關(guān)鍵調(diào)控因子），從而調(diào)控脂肪細(xì)胞的分化［22-23］。而miR-27的過表達(dá)會(huì)導(dǎo)致PPARγ和CCAAT／增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α（CCAAT／enhancer-binding protein alpha，C／EBPα）的表達(dá)被阻斷，從而特異性抑制脂肪細(xì)胞的形成［24］。而在對(duì)大鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，miR-27通過作用于視黃素X受體α（retinoid X receptor alpha，RXRα）而影響肝星形細(xì)胞的狀態(tài)，從而調(diào)控脂肪代謝和細(xì)胞增殖［25］。這些研究表明miR-27家族是一類重要的脂肪細(xì)胞分化的負(fù)調(diào)控因子，在與肥胖有關(guān)的脂肪功能的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。miR-27代表了一種新的成脂抑制因子，可能在與肥胖有關(guān)的疾病的病理進(jìn)程中發(fā)揮重要作用而成為潛在治療靶點(diǎn)。

2.5 miRNA-27與心血管疾病 心血管疾病已成為危害人類健康、導(dǎo)致死亡的主要原因，預(yù)防心血管疾病的發(fā)生及治療先天性心臟病成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。近期研究表明，miRNA在（心）肌細(xì)胞、血管細(xì)胞分化過程以及心血管系統(tǒng)的生理和病理機(jī)制中發(fā)揮了非常重要的作用。miR-27在心肌細(xì)胞中通過作用于多個(gè)靶基因影響其功能。miR-27b可直接靶向PPARγ，導(dǎo)致心臟肥大和功能障礙［26］。Chinchilla等［27］通過實(shí)時(shí)定量逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction，qRT-PCR）和原位雜交（in situ hybridization，ISH）技術(shù)發(fā)現(xiàn)miR-27b可作用于一種肌肉特異性轉(zhuǎn)錄因子--肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2C（myocyte enhancer factor 2C，MEF2C），促進(jìn)心臟的發(fā)育，而不改變其他心臟基因，如鈉離子通道 （sodium channel，SCN）5a基因及SCN1b基因的表達(dá)。另外，miR-27a可作用于甲狀腺激素受體（thyroid hormone receptor，TR）β1，上調(diào)β-主要組織相容性復(fù)合物（major histocompatibility complex，MHC）的表達(dá)，從而影響心肌的收縮性［28］。在對(duì)肌細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，miR-27一方面調(diào)控配對(duì)盒基因3（paired box gene 3，PAX3）的表達(dá)，影響肌細(xì)胞的快速分化、增殖［29-30］，另一方面作用于肌肉生長(zhǎng)抑制素（myostatin，MSTN）而影響肌細(xì)胞的抽動(dòng)快慢［31］。另外，Zhou等［32］發(fā)現(xiàn)miR-27在血管生成過程中，主要通過作用于SPRY2和Sema6A蛋白而增強(qiáng)血管生成，miR-27的這一調(diào)控作用可用于視網(wǎng)膜黃斑變性等血管紊亂的治療。這些研究表明miR-27在可能引發(fā)心血管疾病的（心）肌細(xì)胞和血管細(xì)胞中發(fā)揮重要調(diào)控作用，調(diào)控miR-27的表達(dá)可能會(huì)在心臟疾病（如心肌肥厚）的治療方面發(fā)揮重要作用。

作為新型的特異性基因調(diào)節(jié)小分子，miR-27與人類疾病的關(guān)系密切，涉及骨代謝、腫瘤發(fā)生、腫瘤抗藥性、肥胖及心血管疾病等，其發(fā)生涉及不同的細(xì)胞系、靶基因和信號(hào)通路。對(duì)miR-27進(jìn)行深入研究不僅有助于闡明疾病基本病理過程及相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制，而且在疾病的臨床診斷和治療上也將具有重要的應(yīng)用前景，miR-27可用作多種腫瘤治療的藥物靶點(diǎn)。miR-27作用和功能的揭示將為其臨床應(yīng)用帶來廣闊的前景，這也將給人類疾病的診治提供一種新的手段。

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