長鏈非編碼RNA在肝細胞癌中的研究進展①

農雯雄，周 宇，袁晟光

(桂林醫學院附屬醫院肝膽胰外科實驗室，廣西 桂林 541001)

肝細胞癌(肝癌)是一種發病率高、復發轉移率高、生存周期較短的惡性腫瘤，但是其致癌的分子機制仍不明確。近幾年lncRNA在肝癌中的應用已經受到了國內外學者廣泛關注，它是繼微小RNA(miRNA)后同屬非編碼RNA的另一項研究熱點，它的出現對于肝癌的診斷、治療，以及進一步深入探索肝癌發生發展中的分子機制具有重要的臨床意義。筆者從lncRNA結構及功能出發綜述了近年來lncRNA在肝細胞癌(肝癌)中作用的研究進展。

1 lncRNA的定義

隨著ENCODE(encyclopedia of DNA elements)項目的展開，發現與編碼基因最終通過形成效應蛋白起作用的方式不同，人類基因組中超過90%的DNA均能被轉錄為RNA，僅有不到2%的基因轉錄產物被翻譯為蛋白質，其余98%的DNA轉錄產物為編碼能力極低或無編碼能力的非編碼RNA (non-coding RNA, ncRNA)[1]。其中將長度200～100 000 nt的RNA分子通常稱為長鏈非編碼RNA，可是如果僅用長度的共同特征來對lncRNA進行分類，就會顯得過于單一，所以，可根據基因組位置、序列、形態、結構和功能特征將lncRNAs分為不同的組。從基因組位置的水平,可分為基因間lncRNA和內含子lncRNA。從基因組的序列水平，可分為正義型lncRNA和反義型lncRNA。根據它是否與已知的DNA相關聯，可以被分為增強子相關的lncRNA、啟動子相關的lncRNA、上游反義RNA和端粒重復RNA。根據蛋白編碼基因是否相關，可分為天然反義RNA和環狀內含子基因等[2]。隨著對lncRNA進一步研究，新的分類更傾向于根據lncRNA的功能和結構信息來分類。

2 lncRNA的結構

lncRNA的二級結構及三級結構很復雜，研究發現，repa是1個1.6 kb的鼠lncRNA，研究者確定了一種完整的、經過形態學驗證的repa的二級結構圖，并通過DMS的化學探測，生成了一種三維模型的repa功能域，證明了在lncRNA分子中存在三級體系結構，并發生在特定的功能模塊中。這項工作為探索其他lncRNA的體系結構特性提供了一個框架[3]。

3 lncRNA的功能

3.1 生物學功能

lncRNA可通過“向導”“誘餌”“支架”或“信號”等多種方式參與基因轉錄、轉錄后修飾、翻譯以及表觀遺傳調控，從而影響多種細胞生物學行為，lncRNA的表達或功能異常與包括肝癌在內的多種疾病的發生及進展密切相關[4]。在肝激酶B1-腺苷一磷酸激活的蛋白激酶(LKB1-AMPK)途徑和DNA甲基化的控制下, MITA1促進上皮-間質轉化，Slug(snail家族鋅指2)轉錄的增加[5]。HCCL5在TGF-β1誘導的經典上皮-間質轉化(EMT)模型中上調，并且該lncRNA反過來通過上調轉錄因子Snail，Slug，ZEB1和Twist1的表達來加速EMT表型[6]。間充質干細胞能通過lncRNA-MUF結合膜聯蛋白A2(ANXA2)并激活Wnt /β-catenin信號和EMT。乙型肝炎病毒X蛋白相關的長非編碼RNA下調乙型肝炎病毒X蛋白的表達通過靶向中間絲蛋白波形蛋白抑制肝癌轉移。總之，lncRNA可以與同源的DNA、RNA序列結合還可以折疊成較為復雜的二級結構與多種蛋白質結合。

3.2 作為分子海綿ceRNA參與對肝癌的調節作用

近年來的研究表明，lncRNA可作為競爭性內源RNA(competitive endogenous RNA，ceRNA)參與肝癌的增殖、轉移、侵襲、EMT等過程。ceRNA假說認為，特異性RNA可以通過螯合作用降低microRNA (miRNA)活性，從而上調miRNA靶基因的表達。最新的研究表明癌基因AGAP2-AS1、DANCR、MALAT1、AF119895、n335586分別可以競爭性結合miR-16-5p、miR-27a-3p、miR-146b-5p、miR-6508-3p 、miR-924作用于靶基因ANXA11、ROCK1 / LIMK1 / COFILIN1、TRAF6、NXF3、CKMT1A從而促進細胞增殖、遷移、侵襲、EMT進展和抑制肝癌細胞的凋亡[7-11]，抑癌基因EPB41L4A-AS2、PVT 1、GAS5、MIR31HG分別可以競爭性結合miR-301a-5p、miR-365、miR-182、miR-575 作用于靶基因FOXL1、ATG3、ANGPTL1、ST7L從而抑制腫瘤生長和肝外轉移[12-15]，這些 lncRNA都可以作為“分子海綿”的機制形式在肝癌中發揮作用。

3.3 lncRNA調節信號通路對肝癌的影響

肝癌發病機制十分復雜，其發生發展及轉移復發與多種細胞信號傳導通路有關。近年研究表明，肝癌的發生發展與多條通路異常有關，涉及的信號通路包括Ras/Raf/Erk信號通路、PI3K/Akt/mTOR信號通路、Wnt/β-catenin信號通路、Notch信號通路、Hedgehog信號通路、JAK/STAT信號通路、Hippo信號通路。此外lncAKHE還可以增強NOTCH2信號的激活[16]，lncUBE2CP3 能激活ERK / HIF-1α/ p70S6K，LncRNA00364抑制STAT3的磷酸化等等。這些被lncRNA調節的信號通路都與肝癌的發生發展存在著直接或者間接的關系。

3.4 lncRNA參與肝癌表觀遺傳調節

表觀遺傳的改變如DNA甲基化、組蛋白修飾和基因印記等是包括肝癌在內的許多人類疾病的發病因素。研究發現,lncRNA PCAT-14通過誘導mir-372啟動子甲基化調節肝癌細胞的增殖和侵襲。肝癌組蛋白甲基化狀態的評估僅限于與肝癌臨床病理特征相關的研究，使用半定量蛋白質檢測方法，例如免疫組織化學或Western印跡證明高水平的三甲基化組蛋白H3賴氨酸4(H3K4me3)與肝癌的總生存率降低和預后不良有關[17]。另一項研究表明，高水平的H3K27me3預測預后較差，并且與侵襲性腫瘤特征密切相關，包括血管侵犯、腫瘤大小、腫瘤多樣性和分化差[18]。

3.5 lncRNA反饋環路在肝癌中的體現

Lan等[19]發現SNHG10和SCARNA13協同參與肝癌的進展，SNHG10作為miR-150-5p的海綿，與RPL4 mRNA相互作用，增加c-Myb的表達和活性。反過來，c-Myb的上調和活化通過調節SNHG10啟動子活性，增強SNHG10和SCARNA13的表達，形成正反饋環，持續刺激SCARNA13的表達。SCARNA13通過調控SOX9介導SNHG10驅動的肝癌細胞增殖、侵襲和遷移，促進細胞周期和上皮間質轉化(EMT)。

LINC01287可通過充當ceRNA而負調節miR-298表達。miR-298直接靶向STAT3并抑制其表達。LINC01287通過miR-298 / STAT3軸在肝癌中發揮其功能。有趣的是，STAT3通過c-jun提高了LINC01287的表達，c-jun與LINC01287啟動子結合。在LINC01287和miR-298 / STAT3軸之間也發現了反饋回路[20]。HULC促進脂肪生成的能力，從而刺激體外和體內細胞內甘油三酯和膽固醇的積累，產生膽固醇的ACSL1過表達足以增強肝癌細胞的增殖。

3.6 lncRNA與腫瘤微環境

腫瘤的發生和轉移與腫瘤細胞所處的內外環境有著密切關系，HOTAIR可以通過誘導多泡體轉運至質膜促進外泌體的釋放[21]。MALAT1通過SRSF1的上調和mTORC1-4EBP1軸的激活來介導增強的TCF7L2翻譯從而上調糖酵解基因的表達和下調的糖異生酶。MALAT1表達調節TCF7L2 mRNA與眾多核糖體的關聯，MALAT1通過葡萄糖代謝調節其致癌活性[22]。LINC01554促進泛素介導的PKM2降解并抑制Akt/mTOR信號通路以消除肝癌細胞中的有氧糖酵解。同時，LINC01554敲除可有效逆轉LINC01554的腫瘤抑制作用[23]。lncRNA-NEAT1通過脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)調節ATGL表達并破壞肝癌細胞中的脂解作用。ATGL及其產物二酰基甘油(DAG)和游離脂肪酸(FFA)被證明是NEAT1介導的肝癌細胞生長的原因。MVIH可通過抑制磷酸甘油酸激酶1(PGK1)的分泌來激活腫瘤誘導的血管生成來促進腫瘤生長和肝內轉移，HULC通過激活酰基輔酶A合成酶亞基ACSL1調節肝癌中脂質代謝[24]。

3.7 lncRNA與細胞周期調控

HCCL5促進細胞生長、GS轉換、侵襲和轉移，同時抑制肝癌細胞凋亡[6]。lnc-UCID可通過阻止DHX9與CDK6的相互作用并隨后增強CDK6表達來促進G1/S轉換從而加快肝癌的增殖[25]。lncRNA-HEIH在G0/G1停滯中起關鍵作用，并進一步證明lncRNA-HEIH與zeste同源物2(EZH2)的增強子相關，并且這種關聯是細胞周期抑制所必需的。lncRNA-HEIH在HBV相關性肝癌患者中高表達,其研究發現HEIH能夠阻滯細胞分化的G0/G1期,這種阻滯與果蠅Zeste基因增強子人類同源物(EZH2)有關。EZH2是PRC2的核心催化因子,能夠使組蛋白甲基化而發揮對靶基因的轉錄抑制作用,促進肝癌發生發展。

lncRNA在肝癌的發生、進展、轉移等過程中發揮著重要的作用。目前的研究發現，lncRNA通過多種途徑對肝癌進行調節并參與肝癌的復發和轉移,對肝癌的預后也有一定的預測作用。lncRNA的研究還處于萌芽階段,lncRNA的結構多種多樣、種類繁多,分子調控機制復雜,絕大多數種類功能尚未明確,更精細的分子機制也有待我們進一步挖掘,相信隨著lncRNA參與肝臟疾病中研究的進一步深入，lncRNA對肝癌作用的研究將有著更為廣闊的應用前景。