長鏈非編碼RNA MEG3在腫瘤中作用機制研究進展

張侃，胡曉霞

(1.右江民族醫學院，廣西 百色 533000; 2．廣西壯族自治區人民醫院婦科，南寧 530021)

非編碼RNA是人類基因組序列的主要轉錄物，其中長度超過200個核苷酸的非編碼RNA轉錄物被定義為長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)，是一種近年來發現的癌變調節因子。部分lncRNA在多種腫瘤組織和正常組織中存在顯著的差異表達[1-2]，并通過不同的作用機制調節腫瘤細胞的惡性行為。母系表達基因3(maternally expressed gene 3，MEG3)是一種定位于染色體14q32.3上的lncRNA基因，在許多正常組織中表達[3]。lncRNA MEG3在腫瘤的發生、發展以及轉移中扮演重要角色，目前研究顯示lncRNA MEG3是一個抑癌基因[4]，但其涉及腫瘤發生和進展的機制尚不清楚。研究顯示，血清lncRNA MEG3水平下調的結直腸癌患者的腫瘤較大，臨床分期較晚，且血清lncRNA MEG3水平是影響結直腸癌患者預后的獨立因素，具有高水平lncRNA MEG3的結直腸患者的總生存率更高[5]。血漿lncRNA MEG3也可作為宮頸癌[6]和乳腺癌[7]診斷和預后的生物標志物。也有學者開展了應用lncRNA MEG3治療腫瘤的研究[8]，但此方法尚無足夠的循證醫學證據支持。現就lncRNA MEG3的結構、表達與作用，特別是近年來lncRNA MEG3在腫瘤發生和進展中的作用進行綜述。

1 lncRNA MEG3的結構及表達

人類基因組序列中90%以上的DNA可以被轉錄，但只有1%～2%的轉錄物可以編碼蛋白質，大多數轉錄物為非編碼RNA[9]。根據核苷酸的長度，這些轉錄的非編碼RNA分為lncRNA和短鏈非編碼RNA。lncRNA主要位于細胞核內，其次是細胞質內，大部分被聚腺苷酸化，并被RNA聚合酶Ⅱ轉錄。MEG3屬于lncRNA，是雙亮氨酸拉鏈激酶1-MEG3上一個印跡基因，大小為35 kb，由10個外顯子組成，通過選擇性剪接產生12個互補DNA同種型[3]，編碼一個長約為1.6 kb的非編碼RNA[10]。雙亮氨酸拉鏈激酶1-MEG3位點由3個已知的蛋白質編碼基因組成，包括雙亮氨酸拉鏈激酶1、反轉錄轉座子1基因和碘甲狀腺素脫碘酶3，其非編碼RNA包括至少3種，常見的有lncRNA、核仁小RNA以及微RNA(microRNA,miRNA)[11]。

在人正常組織和器官(唾液腺、胰腺、腎臟等)中可以檢測到lncRNA MEG3的表達[3]；在肥胖癥[12]、脂肪肝[13]、類風濕關節炎[14]等非腫瘤性疾病以及多種腫瘤組織和細胞中可以檢測到lncRNA MEG3表達的降低。在神經系統腫瘤(如腦膠質瘤[15]、神經母細胞瘤[16])的組織及細胞株中也發現lncRNA MEG3的表達明顯下調，且lncRNA MEG3的表達與膠質瘤患者的分級呈負相關[15]。lncRNA MEG3的表達在消化系統腫瘤(如食管鱗癌[17]和胰腺癌[18])中下調，且lncRNA MEG3的低表達與食管鱗癌患者的腫瘤體積大，存在淋巴結轉移和臨床晚期有關。在女性生殖系統腫瘤(如宮頸癌[19]、卵巢癌[20])中，lncRNA MEG3的表達降低。在其他系統腫瘤(如膀胱癌[21]、骨肉瘤[22])中lncRNA MEG3的表達也降低。不僅腫瘤組織和細胞中lncRNA MEG3的表達減少，腫瘤患者血清中lncRNA MEG3的水平也降低[23]。Wan和Zhao[23]研究顯示，宮頸癌患者血清lncRNA MEG3表達水平明顯低于健康人，且轉移者的lncRNA MEG3表達水平明顯低于非轉移者。在乳腺癌[7]、膀胱癌[24]患者的血清中，lncRNA MEG3的表達也降低。

2 lncRNA MEG3的作用

在正常組織中，lncRNA MEG3具有保護內皮功能、調節成肌細胞可塑性和肌肉再生等作用[25-26]。lncRNA MEG3在缺血再灌注損傷中起促進細胞焦亡的作用[27]。在非腫瘤性疾病中，lncRNA MEG3對機體起保護作用：lncRNA MEG3有助于減輕脂肪肝患者的脂質過度沉積[13]，在類風濕關節炎的發生發展起負性調節作用[14]，lncRNA MEG3缺乏會影響肥胖癥患者的葡萄糖穩態和胰島素信號轉導[12]，褪黑素通過上調lncRNA MEG3的表達預防動脈粥樣硬化導致的內皮細胞凋亡[28]。lncRNA MEG3在腫瘤發生發展過程中起負性調節作用：一方面lncRNA MEG3能抑制腫瘤細胞的增殖、遷移以及侵襲等惡性生物學行為。Chen等[29]對過表達lncRNA MEG3的口腔癌干細胞進行包括次級球體形成和侵襲測定在內的功能實驗，以評估口腔癌干細胞的自我更新和轉移能力，結果顯示lncRNA MEG3的過表達抑制了口腔癌干細胞的自我更新和侵襲能力。Shan等[30]研究發現，lncRNA MEG3過表達可顯著抑制膀胱癌細胞周期，同時也抑制了膀胱癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力，引發細胞凋亡。在卵巢癌中，lncRNA MEG3抑制卵巢癌細胞增殖，促進細胞凋亡，并阻止細胞周期進程[20]。多種腫瘤相關異種動物移植模型實驗也證明，lncRNA MEG3的高表達抑制了腫瘤生長[31-33]。另一方面，lncRNA MEG3增強了藥物的抗腫瘤作用。研究顯示,lncRNA MEG3提高了結直腸癌細胞對奧沙利鉑的敏感性，增強了奧沙利鉑的抗腫瘤作用[34]。Xu等[35]研究顯示，在肺癌中lncRNA MEG3的下調減弱了紫杉醇誘導的細胞毒性，降低了紫杉醇的抗腫瘤作用。此外還有研究證實，敲低lncRNA MEG3提高了T淋巴母細胞性淋巴瘤細胞的耐藥性，而過表達lncRNA MEG3則抑制了癌細胞的耐藥性[36]。

3 lncRNA MEG3在腫瘤中的作用機制

lncRNA MEG3在腫瘤中是作為腫瘤抑制因子存在，但其抗腫瘤機制尚不十分清楚，可能通過如下途徑發揮作用：①在翻譯水平與信號蛋白相互作用影響細胞信號轉導；②在轉錄后水平競爭性結合miRNA的結合位點，從而抑制miRNA的表達；③在基因水平通過自身甲基化參與表觀調控；④其他可能機制。

3.1lncRNA MEG3與蛋白通路 lncRNA通過多條蛋白通路[磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol-3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)信號通路[37-39]、Wnt信號通路[40-42]、p53介導的信號轉導通路[43-45]等]在腫瘤中發揮調控作用。lncRNA MEG3參與的蛋白通路可分為lncRNA MEG3參與通路蛋白介導的促癌信號通路和lncRNA MEG3參與通路蛋白介導的抑癌信號通路。lncRNA MEG3參與通路蛋白介導的促癌信號通路[Wnt信號通路、PI3K/Akt信號通路等]在lncRNA MEG3低表達時激活，發揮促進腫瘤發生發展的作用，lncRNA MEG3高表達時通路被抑制。PI3K/Akt信號通路是lncRNA MEG3參與通路蛋白介導的促癌信號通路家族中的一員,lncRNA MEG3的低水平會激活PI3K/Akt通路,促進腫瘤的發生發展。Sun等[46]發現，敲低肝癌患者的lncRNA MEG3會激活PI3K/Akt通路。關于血管瘤的研究也顯示，低表達的lncRNA MEG3可通過調節PI3K/Akt通路抵消lncRNA MEG3高表達引起的抗增殖作用[47]。另一方面，lncRNA MEG3表達量的升高可以逆轉PI3K/Akt通路的激活[48]。在血管瘤中，PI3K/Akt通路相關蛋白的表達量與lncRNA MEG3和磷酸酶基因表達呈負相關，即lncRNA MEG3升高時，PI3K/Akt通路被抑制[47]。在乳腺癌中，lncRNA MEG3過表達逆轉了乳腺癌細胞中PI3K/Akt通路激活所致的乳腺癌細胞增殖，并誘導癌細胞凋亡[48]。此外，銜接蛋白復合物1γ1亞單位在肝癌lncRNA MEG3與PI3K/Akt通路的相互作用過程中起橋梁作用[46]，敲低肝癌患者lncRNA MEG3的水平會降低銜接蛋白復合物1γ1亞單位的水平，過表達銜接蛋白復合物1γ1亞單位能部分逆轉低表達的lncRNA MEG3對細胞增殖和侵襲的促進作用[46]。Wnt信號通路也屬于lncRNA MEG3參與通路蛋白介導的促癌信號通路。Wnt信號通路在黑色素瘤[49]、神經膠質瘤[50]、骨肉瘤[51]細胞中被高度激活，下調的lncRNA MEG3可通過靶向Wnt信號通路促進腫瘤發生發展，過表達lncRNA MEG3可通過阻斷Wnt信號通路抑制腫瘤發生發展。針對神經膠質瘤的研究發現,下調的lncRNA MEG3靶向Wnt/β聯蛋白信號通路，通過影響細胞周期促進神經膠質瘤細胞增殖[50]。

lncRNA MEG3參與通路蛋白介導的抑癌信號通路主要是抑癌因子p53介導的信號轉導通路。p53具有控制基因穩定和預防癌癥的作用。lncRNA MEG3可通過p53通路抑制腫瘤細胞的增殖、侵襲及遷移，促進細胞凋亡[52-53]，增強抗腫瘤藥物的抗腫瘤作用[36]。一項關于乳腺癌的研究顯示，lncRNA MEG3的過表達顯著增加了p53的表達，lncRNA MEG3通過p53通路抑制乳腺癌生長，并誘導乳腺癌細胞凋亡[52]。為探討lncRNA MEG3在胃癌中的作用機制，Wei和Wang[53]采用蛋白質印跡法測定lncRNA MEG3過表達時p53的表達情況，結果顯示p53表達升高，證實lncRNA MEG3通過p53通路抑制胃癌細胞的增殖和遷移。此外，紫杉醇是用于晚期非小細胞肺癌的一線化療藥物，Xu等[35]探討了紫杉醇對肺癌細胞lncRNA MEG3表達的影響及其抗腫瘤機制，結果顯示，紫杉醇增加了lncRNA MEG3和p53的表達，而lncRNA MEG3過表達可誘導細胞死亡以及p53表達增加，而p53的抑制對上游lncRNA MEG3的表達無影響，提示lncRNA MEG3-p53通路參與了紫杉醇誘導的肺癌細胞凋亡。

3.2lncRNA MEG3與miRNA lncRNA與miRNA的相互調控在腫瘤發生發展中發揮重要作用，其中lncRNA對miRNA發揮調控作用的機制有:① lncRNA通過競爭性結合miRNA靶信使RNA的3′非翻譯區，間接抑制miRNA對靶基因的負向調控[54-55]；② lncRNA作為競爭性內源性RNA發揮miRNA的“分子海綿”的作用，進而抑制miRNA的表達，并對其靶基因進行負向調控，即競爭性內源性RNA機制[56-57]；③作為潛在的miRNA前體分子，產生成熟的miRNA，從而間接調控靶基因的表達[58-59]。因此，lncRNA MEG3與miRNA相互作用的機制主要是lncRNA MEG3作為miRNA的競爭性內源性RNA[60-61]以及潛在的miRNA前體分子[62]。

為了驗證lncRNA MEG3與miRNA的相互作用，研究者在細胞層面對多種腫瘤進行了研究。有學者對肝癌患者的lncRNA MEG3和miR-10a-5p進行實時定量反轉錄聚合酶鏈反應，得出lncRNA MEG3和miR-10a-5p的負性相關曲線，同時熒光素酶報告基因實驗也證實了兩者之間的靶向關系[63]。Dan等[64]通過實時定量反轉錄聚合酶鏈反應證明，胃癌中miR-21的表達受lncRNA MEG3的負調控，同時熒光素酶報告實驗證實miR-21是lncRNA MEG3的靶標，且過表達的lncRNA MEG3可以抵消miR-21對胃癌細胞增殖和遷移的促進作用。此外小鼠胃癌模型證實，過表達的lncRNA MEG3還可通過抑制miR-21的表達抑制胃癌細胞的生長和遷移[55]。

作為一個競爭性內源性RNA，lncRNA MEG3的3′非翻譯區具有miRNA結合位點；而作為一個“分子海綿”，lncRNA MEG3通過與信使RNA競爭性結合miRNA 的結合位點，抑制miRNA的表達[65]。熒光素酶報告基因檢測實驗證實，茴香霉素通過減弱lncRNA MEG3/miR-421/野生型血小板衍生生長因子受體α軸的分子海綿效應抑制了卵巢癌的血管生成、細胞增殖和侵襲[62]。lncRNA MEG3通過使miR-182海綿化增強了甲狀腺癌細胞中131I的放射敏感性，證實lncRNA MEG3是miR-182的分子海綿，且lncRNA MEG3對miR-182的抑制作用與lncRNA MEG3過表達類似[63]。lncRNA MEG3也可以作為潛在的miRNA前體分子，如lncRNA MEG3在肝癌中可促進miR-122的表達和成熟，通過miR-122靶向丙酮酸激酶肌同工酶M2，抑制細胞周期蛋白D1和原癌基因的表達，抑制肝癌細胞增殖生長[64]。

3.3lncRNA MEG3與甲基化 基因組含有兩類遺傳信息，一類是傳統意義上的遺傳信息,即DNA序列所提供的遺傳信息；另一類是表觀遺傳學信息，即何時、何地表達遺傳信息[66]。表觀遺傳修飾是在不改變DNA序列的情況下，基因功能的可逆、可遺傳的改變，包括DNA的修飾(如甲基化修飾)、組蛋白的修飾等[67]。DNA甲基化是研究最多的表觀遺傳修飾之一，是可逆且可動態調節的過程。在lncRNA的協助下，母系和父系遺傳的DNA差異共價修飾控制某些基因劑量[68]。表觀遺傳修飾，特別是DNA甲基化，通過沉默腫瘤抑制基因調節腫瘤生長。lncRNA MEG3的啟動子區域以及基因間生殖系衍生的差異甲基化區域富含容易被甲基化修飾的胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤二核苷酸島，在腫瘤中lncRNA MEG3自身啟動子DNA甲基化會導致lncRNA MEG3表達降低，從而促進腫瘤的發生發展[33,69-71]。通過甲基化特異性聚合酶鏈反應可以檢測到細胞或組織中lncRNA MEG3甲基化狀態，并且lncRNA MEG3的甲基化可以被DNA甲基化轉移酶抑制劑5-氮雜-2′-脫氧胞苷干擾。采用甲基化特異性聚合酶鏈反應和實時定量反轉錄聚合酶鏈反應可檢測到視網膜母細胞瘤[69]、乳腺癌[70]、宮頸癌[72]等腫瘤中lncRNA MEG3的高甲基化狀態和lncRNA MEG3的低表達狀態。用DNA甲基化轉移酶抑制劑5-氮雜-2′-脫氧胞苷干擾lncRNA MEG3的甲基化，視網膜母細胞瘤細胞的增殖被抑制，凋亡被促進，與遷移密切相關的β聯蛋白的表達降低[69]；乳腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲被抑制[70]；胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲也被抑制且細胞凋亡被促進[33]。此外，采用四唑鹽比色法對乳腺癌細胞的化學耐受性進行評估，結果顯示lncRNA MEG3的甲基化水平過高會損害乳腺癌細胞的化學敏感性[70]。

3.4其他可能機制 Notch通路是近年來關于lncRNA MEG3信號通路作用機制研究的熱點。Notch通路是一種信號級聯，對細胞增殖、分化、發育以及組織穩態具有重要影響。該信號級聯由受體、配體、細胞內效應物、DNA結合蛋白以及調節蛋白組成[72]。研究顯示，過表達的lncRNA MEG3通過抑制Notch信號通路，在子宮內膜癌中發揮抗腫瘤細胞增殖作用[73]；在骨肉瘤中，過表達lncRNA MEG3可通過抑制Notch信號通路，抑制骨肉瘤細胞的增殖并促進其凋亡[74]。lncRNA MEG3與染色質的相互作用可能依賴于RNA-DNA三聯體結構的形成，通用的三聯體靶位點可能有助于建立長距離的染色體接觸[75]，但僅在少數腫瘤中得到證實，仍有待進一步的研究。

以上各機制可能不是獨立發揮作用，而是相互交叉形成作用網絡。這些網絡包括不同機制中不同種生物大分子與lncRNA MEG3的相互作用[47，65]，又涵蓋不同機制中同種生物大分子與lncRNA MEG3的相互作用[39]，但這些內在網絡還有待進一步發掘。

4 結 語

lncRNA MEG3屬于抑癌lncRNA家族的一員，與正常組織相比，在腫瘤中低表達。作為一個腫瘤抑制基因，低表達的lncRNA MEG3通過PI3K/Akt信號通路、Wnt通路促進腫瘤的發生發展，高表達的lncRNA MEG3通過p53信號通路抑制腫瘤的發生發展。lncRNA MEG3還可通過3′非翻譯區競爭性結合miRNA形成調節網絡，進而調控下游靶基因的表達。此外，lncRNA MEG3通過自身甲基化導致lncRNA MEG3表達降低，進而促進腫瘤發生發展，相反去甲基化可抑制腫瘤發生發展。某些腫瘤患者血清lncRNA MEG3的水平可作為腫瘤診斷的檢測指標。因此，以上機制為lncRNA MEG3的進一步研究奠定了基礎。lncRNA MEG3有望成為腫瘤診斷的新指標、治療的新靶點，同時也為基因治療提供了新思路。