長鏈非編碼RNA及其在系統性紅斑狼瘡發生發展中的作用

黃丹 尤燕舞

【關鍵詞】 長鏈非編碼RNA;系統性紅斑狼瘡;生物標志物

中圖分類號：R593.24+1 ? 文獻標志碼：A ? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.07.015

人類基因組有超過30億個堿基對，其中大約包含有20 000個蛋白質編碼基因，僅約占人類基因組的1.5%，非蛋白質編碼基因占人類基因組的98.5%，ENCODE項目研究發現至少80%的人類基因組被轉錄成無編碼蛋白質能力或編碼能力極低的非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）[1～2]。ncRNA根據長度大小可分為：小于200個核苷酸的短鏈非編碼RNA（short ncRNA），主要包括microRNA、rRNA、siRNA等;大于200個核苷酸的長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）。在過去十余年，隨著高通量基因測序技術的快速發展，哺乳動物中超過18 000個被注釋的lncRNA轉錄本得到認可[3～4]，且仍在不斷發現并注釋了新的lncRNA。lncRNA最初被認為是轉錄噪音和垃圾DNA[5]。但越來越多研究表明，lncRNA被認為是一類新轉錄本的重要組成部分，廣泛表達在T細胞、B細胞、單核細胞、樹突狀細胞、中性粒細胞等免疫細胞中，與它們的發育、分化、激活密切相關，參與包括染色質重塑、基因轉錄、RNA剪接、蛋白質轉運不同機制、競爭性內源RNA等許多功能不同的生物學和生理學過程[6]，其在不同類型的蛋白質編碼、非編碼免疫基因及自身免疫性疾病中有明確的重要作用[7]。目前關于lncRNA在系統性紅斑狼瘡（SLE）中的研究仍知之甚少。因此，本文就lncRNA的分類、功能及其在SLE中的研究現狀進行綜述，為進一步探討其作為SLE的發病機制、基因診斷和靶向治療的新型生物標志物進行參考。

1 長鏈非編碼RNA的概述

1.1 lncRNA的定義 lncRNA是一類長度大于200個核苷酸，不編碼蛋白質的ncRNA轉錄本，其存在于動物、植物、酵母及病毒中，最初是在大鼠全長cDNA序列文庫中被描述的。大多數lncRNA由RNA聚合酶Ⅱ轉錄生成，經5末端加帽和3末端多腺苷酸化加工，缺少可讀框，存在可變剪接[8]。lncRNA是人類基因組中主要的非編碼序列，主要富集于細胞質和細胞核中，具有數量龐大、分子量大、表達量低、作用模式多、物種間保守性差及細胞表達特異性等特點，既往研究認為lncRNA不具有編碼蛋白質能力，但近年有研究發現部分lncRNA可以編碼肽類參與調控生物進程[9]，在轉錄沉默、轉錄激活、染色體修飾、核內運輸、RNA剪接和蛋白質轉運等方面均具有重要的調控功能，并直接與癌癥、糖尿病、冠狀動脈疾病、自身免疫性疾病等密切相關。

1.2 lncRNA的分類 目前對lncRNA尚無統一的分類方法，常用的分類方法有兩種，一種是根據lncRNA在基因組中與編碼基因的位置關系進行分類：主要分為：（1）正義lncRNA;（2）反義lncRNA，與轉錄本反義鏈部分或完全互補;（3）內含子區lncRNA，由基因內含子產生;（4）基因間區lncRNA;（5）雙向lncRNA。另一種是根據lncRNA的作用形式，分為順式lncRNA和反式lncRNA[10～11]。還有部分具有結構和功能特點的lncRNA并不能根據上述方法進行明確分類，例如端粒相關ncRNA，增強子RNA，含有lncRNA激活基因、假基因的RNA和循環RNA等[12～13]。

1.3 lncRNA序列保守性 lncRNA序列保守性較低，但在基因組中的定位卻較為保守[14]。盡管與許多蛋白質編碼基因的保守性程度不同[15]，許多lncRNA可通過堿基互補配對與核酸分子互相結合，形成一級結構保守性低;可借助自身高效折疊能力形成熱力學穩定的二級結構及三級結構，最終形成具有較高保守性的復雜體。lncRNA啟動子區域和許多蛋白質編碼基因的啟動子區域保守性并無太大區別[11，16]。較低的序列保守性并未影響lncRNA在功能上的保守性，如在哺乳動物中表達的Xist和Air在序列上的保守性不高，但在X染色體劑量補償和表觀遺傳沉默上的作用是相同的。有些研究發現同一個lncRNA在不同物種間存在保守性差異，可能與物種進化有關，如lncRNA Hotair定位在HOXC基因簇之間，可通過募集蛋白復合體PRC2調控組蛋白H3的第27位賴氨酸三甲基化修飾，進而調節人HOXD基因的表達，而對小鼠HOXD基因的表達幾乎沒有任何影響[17]。

1.4 lncRNA的作用機制及功能 部分長鏈非編碼基因的轉錄受到嚴格的調控，這類lncRNA轉錄本有可能作為信號分子調控其他基因的表達，如使某些基因表達受抑、參與某些信號通路的傳導等;某些lncRNA可能作為誘餌分子間接調控目標基因的轉錄，從而抑制靶目標的作用;有些lncRNA可作為引導分子，指導包含RNA結合蛋白的蛋白復合體定位到調控位點，通過順式或反式方式調節目標基因的表達從而發揮功能;部分lncRNA作為支架分子，為許多生物信號的傳遞、分子間相互作用以及對信號本身的特異性和動態性的精確調控提供一個中心平臺[17]。

lncRNA參與表觀遺傳調控如染色質修飾、基因組印記、劑量補償效應等;參與轉錄水平的調控，可以干擾mRNA或其他非編碼RNA的轉錄，或者與蛋白質結合形成復合物的形式調控基因的轉錄;參與轉錄后水平的調控，介導相關mRNA的降解，作為競爭性內源RNA調控mRNA的表達，調控mRNA的翻譯過程和蛋白質的穩定性等[18]。因此，探索lncRNA在人體生命活動和生物學功能的相關性有重要的生物學意義。lncRNA已成為人們對疾病和轉錄組研究的熱點，但是其在SLE中的具體分子作用機制仍有待更多研究來闡明。

2 lncRNA與系統性紅斑狼瘡

2.1 SLE概述 SLE是一種典型的自身免疫介導的結締組織疾病，以產生以抗核抗體為代表的自身抗體和多器官、多系統受累為特點，狼瘡性腎炎是SLE最主要表現之一，也是導致發病率和死亡率增高的主要因素[19]。我國SLE的患病率為0.7/1000～1/1000，高于西方國家報道的0.5/1000。SLE主要發生于女性，性別比例為7.0∶1～9.5∶1，育齡期（15～40歲）女性發病率尤高。SLE的發病機制涉及遺傳、激素、環境、表觀遺傳等因素，但其病因至今尚未完全清楚[20]。近年來，有研究報道許多lncRNA與自身免疫介導的炎癥性疾病的發病相關，例如SLE、RA等。研究證實，一些lncRNA通過表觀遺傳調控，包括DNA甲基化、組蛋白修飾、微小RNA等參與SLE的發生發展，并影響SLE治療藥物的作用[21～22]。然而，lncRNA在SLE中的具體作用機制在很大程度上仍未知。

2.2 SLE外周血T細胞中異常lncRNA表達譜 Li等[23]通過微陣列技術分析SLE患者及健康對照組外周血T細胞中lncRNA的表達，發現檢測到1935種差異表達的lncRNA，提示這些表達變化的lncRNA參與了SLE疾病發生及發展的分子調節過程，可作為后續功能與機制研究的候選基因，后期通過qRT-PCR驗證uc001ykl.1及ENST00000448942表達下調。通過與相關臨床特征分析發現，uc001ykl.1表達水平與紅細胞沉降率（ESR）、C-反應蛋白（CRP）相關，ENST00000448942表達水平與ESR、抗Sm抗體相關。編碼-非編碼基因共表達分析顯示差異表達lncRNA可能通過調節SLE中相關mRNA的表達起作用。然而，這些差異表達lncRNA與疾病活動度的關系、藥物對差異表達lncRNA的影響的確切機制尚有待進一步研究。

2.3 lncRNA GAS5與SLE 長鏈非編碼RNA GAS5（long non-coding RNA GAS5，lncRNA GAS5）最初是通過差減雜交技術從小鼠胚胎成纖維細胞NIH3T3分離鑒定出來。最初GAS5被視為潛在的抑癌基因，隨后全基因組關聯研究鑒定了人類染色體1 q25上與SLE相關的一個區域，表明GAS5與SLE易感性相關[24]。生長阻滯特異性轉錄因子5（growth arrest specific transcript 5，GAS5）是位于人類染色體1q25.1全長651個核苷酸的lncRNA，在人T淋巴細胞及非轉型淋巴細胞的正常生長停滯、凋亡、細胞周期調控中起重要作用，其過表達可抑制T細胞增殖，下調可促進細胞增殖、抑制凋亡[25～26]。Wu等[27]研究發現，SLE患者血漿中GAS5的表達水平均顯著下調，且與SLE疾病活動度評分（systemic lupus erythematosus disease activity index 2000，SLEDAI-2K）、ESR呈負相關，與有無接受潑尼松、免疫抑制劑治療無相關性，可以用作SLE的候選生物標志物。Mayama等[28]研究發現GAS5通過誘導RNA“糖皮質激素反應元件”調節糖皮質激素受體轉錄本活性在免疫功能、自身免疫性疾病等疾病中的發病起重要作用，GAS5表達水平變化可能影響疾病對糖皮質激素的療效。另有研究報道，SLE患者CD4+T細胞中的GAS5表達水平顯著高于正常對照組，有潰瘍的SLE患者CD4+T細胞中的GAS5表達水平高于無潰瘍SLE患者，可能與疾病活動指數相關，可作為疾病進展的標志物[29]。GAS5能夠通過lncRNA/miRNA互相作用抑制miRNA-21表達，暗示GAS5與miRNA-21存在反饋回路[30～31]。另有對SLE患者外周血單個核細胞（PBMC）中lncRNA表達水平及基因多態性研究表明，GAS5、lnc-DC和linc0597在SLE患者PBMC中呈低表達，針對GAS5的rs2067079位點與SLE易感性無顯著相關性[32]。以上研究提示GAS5可能通過不同方式調控SLE的發生發展，但具體調控機制有待進一步研究。

2.4 lnc-DC與SLE Wang等[33]通過轉錄組芯片二代測序高通量篩選方法、RNA-pulldown等技術鑒定了一種在樹突狀細胞（dendritic cell，DC）中特異性表達的名為lnc-DC的lncRNA，并通過FISH和細胞亞組分定量PCR檢測證實lnc-DC位于細胞質，其由Pol Ⅱ合成，有polyA尾巴和5帽子結構，但沒有編碼功能，其特異性表達依賴于其基因位點組蛋白修飾的改變和染色質結構的打開。先后通過RNA pull-down結合質譜鑒定、WB、熒光共定位和RIP等證實，lnc-DC可直接結合細胞質內的信號轉導分子，影響其翻譯后修飾而影響細胞信號轉導和細胞功能，同時可通過抑制STAT3去磷酸化調控DC分化和功能的分子機制的確認有助于DC相關疾病的診治。Wu等[27]研究發現，lnc-DC在SLE患者血漿中表達水平顯著低于正常對照組，LN患者的lnc-DC表達水平顯著高于無腎炎的SLE患者，提示lnc-DC可作為SLE有無腎臟損害的生物標志物;另有研究報道[32]，SLE患者PBMC中lnc-DC的表達水平低于健康對照組，表明SLE患者血漿、單個核細胞中lnc-DC表達水平均降低。但是關于lnc-DC如何調控SLE發生的確切分子機制還有待進一步研究。

2.5 Linc00324與SLE Linc00324（NC000017.11）又被稱為C17orf44，位于17p13.1.的長3361bp的基因間長鏈非編碼RNA。鮑衛[34]通過對SLE患者外周血白細胞研究發現，linc00324在SLE患者外周血白細胞中表達高于正常對照組，經治療組表達量明顯低于未治療組，且抗dsDNA陽性組患者的linc00324表達水平明顯高于陰性組，但兩者對SLE的診斷價值并無顯著性差異;高IgG組患者的linc00324表達水平明顯高于低IgG組，提示linc00324在SLE患者中可能促進IgG的合成與分泌;低C3組患者的linc00324表達量比高C3組和正常組明顯降低，提示linc00324在SLE患者中可能促進補體C3合成和分泌;以上表明SLE患者linc00324表達量與抗dsDNA抗體、IgG、C3呈正相關，提示linc00324可能參與淋巴細胞和巨噬細胞功能的調控，從而影響SLE的發生發展，但linc00324在SLE中的具體調控機制有待進一步深入研究。

3 小結與展望

綜上所述，系統性紅斑狼瘡的發病機制復雜、影響因素廣泛、臨床表現多樣，目前治療手段有限，學者們雖積極探索，但對其發生發展的確切機制尚未完全了解。既往研究已證實microRNA與SLE發病密切相關，雖然不斷有新的證據證明lncRNA可以調節基因表達、廣泛參與正常生理和疾病狀態，影響免疫細胞的發育分化及功能，且在SLE患者血液中可檢測到，有望提高SLE早期診斷、治療水平，然而目前這些研究仍有一定的局限性，關于lncRNA在SLE中發揮分子作用的具體機制、影響因素及臨床診斷、治療、預后等的研究還有待進一步探索。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2019-01-14 修回日期：2019-04-05）

（編輯：潘明志）