别再被“垃圾DNA”骗了！三大非编码RNA狼狈为奸，携手促癌！

2022-01-10 18:11 · admin

非编码RNA（non-codingRNA, ncRNA）是指不编码蛋白质的RNA，以往被认为是“垃圾RNA”。

非编码RNA（non-codingRNA, ncRNA）是指不编码蛋白质的RNA，以往被认为是“垃圾RNA”。

随着对RNA研究的不断深入，人们发现，非编码RNA的突变或表达异常与许多疾病的发生密切相关。ncRNA 可以按照不同长度上来划分，例如长度大于200nt的ncRNA被称为长链非编码RNA（lncRNA），而长度低于50nt的则被称为 small RNA，包括我们熟悉的miRNA。

此外，ncRNA还可以根据形态结构区分为线性和非线性，环状RNA（circRNA）即是一类分子呈封闭环状结构的特殊类型ncRNA。细胞中含量最高的ncRNA是rRNA 和tRNA ，研究相对透彻。近年来有关lncRNA、miRNA和circRNA在细胞中的生理、病理作用机制及其之间的调控网络得到越来越多的关注。

以往的研究证实，circRNA能作为miRNA海绵（sponge），解除miRNA对靶基因的抑制作用，从而调控基因表达，并在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。非编码RNA不仅不是“垃圾RNA”，还有可能调动其它的类型的非编码RNA，发挥重要作用！

研究成果（图源: Molecular Cancer）

2022年1月4日，来自香港中文大学医学院、中山大学附属第七医院的研究团队在Molecular Cancer在线发表了题为“CircRTN4promotes pancreatic cancer progression through a novel CircRNA-miRNA-lncRNApathway and stabilizing epithelial-mesenchymal transition protein”的文章。研究人员在胰岛管腺癌（PDAC）中发现了一个新的促癌的circRNA- miRNA – lncRNA信号通路，且这3个分子均是非编码RNA。除了调节lncRNA的表达外，研究还发现circRTN4能与上皮间质转化（epithelial-mesenchymaltransition, EMT）驱动蛋白RAB11FIP1相互作用，增强其稳定性并促进EMT发生。研究结果拓宽了对circRNA在PDAC基因表达调控中的作用的认识。

在前期工作的基础上，研究人员重点关注一种名为circRTN4的环状RNA。细胞水平的检测显示，circRTN4在几种不同类型的PDAC细胞系中均显著上调。在88例PDAC患者中，circRTN4上调的患者比例高达60%。此外，在结直肠癌、喉部鳞状细胞癌、头颈部鳞状细胞癌、卵巢癌、肾癌等多种肿瘤中也出现类似的结果。研究团队分析了circRTN4的表达水平与临床特征之间的相关性，发现肝转移的PDAC患者原发肿瘤中circRTN4表达水平显著上调，提示PDAC原发肿瘤中circRTN4表达上调可能参与了肿瘤肝转移。

circRTN4在PDAC细胞和原发性肿瘤中上调（图源: Molecular Cancer）

为验证这种相关性是否具有因果关联，研究人员进行了细胞水平的circRNA敲降实验，发现敲降circRNA后，PDAC细胞系的增殖、克隆形成、迁移和侵袭能力均较对照组明显减弱。

circRTN4促进PDAC细胞的生长、迁移和侵袭（图源: Molecular Cancer）

基于小鼠移植瘤模型体内实验进一步证实了抑制circRNA后，肿瘤的生长放缓，凋亡增加，肝转移减少。

circRTN4促进PDAC肿瘤生长和肝转移（图源: Molecular Cancer）

体内、体外实验结果充分说明了circRTN4在促进PDAC细胞生长和侵袭中的重要性。接下来，研究人员试图寻找该分子发挥作用的具体分子机制。借助生物信息学预测软件，研究人员筛选了可能与circRTN4结合的miRNA，随后通过荧光素酶报告分析、miRNA pull down、生物素标记等多种实验手段证实了PDAC细胞circRTN4与miR-497-5p存在相互作用，并且circRNA通过经典的“sponge”（吸附）效应，抑制miR-497-5p的功能。

此前已有多个文献报道miR-497-5p通过靶向致癌HOTTIP-HOXA13通路（ HOTTIP是来源于HOXA的5′端的一个长链非编码RNA。HOTTIP-HOXA13与疾病发生的关系非常密切）在PDAC中发挥抑癌作用。

那么，circRTN4会否通过“sponge”效应抑制PDAC中的miR-497-5p，从而调控HOTTIP-HOXA13通路？相关的实验数据显示，circRTN4的确通过抑制miR-497-5p，影响了lncRNA HOTTIP的表达，首次在PDAC中发现了由3个不同类型的非编码RNA组成的circRTN4-miR-497-5p-lncRNAHOTTIP这一信号轴。

circRTN4通过在PDAC中“吸附”miR-497-5p来促进HOTTIP的表达（图源: Molecular Cancer）

尽管circRNA-miRNA这种相互作用模式是circRNA在PDAC中报道最多的模式，但许多细胞系中circRNA的丰度都比miRNA低得多，表明circRNA在PDAC中可能有其他独立于miRNA的作用机制。为解决这个问题，研究人员circRTN4寻找与之相互作用的蛋白质，识别出了EMT驱动因子RAB11FIP1以及其与cirRTN4的结合位点。一系列实验结果显示，cirRTN4通过阻断RAB11FIP1的泛素化来稳定RAB11FIP1，促进N-cadherin、Slug、Snai1、Twist和Zeb1等EMT通路关键分子的表达，最终促进PDAC的EMT。

circRTN4通过阻止RAB11FIP1的泛素化和降解来稳定RAB11FIP1（图源: Molecular Cancer）

总之，该研究揭示了一种新的促进PDAC进展的circRNA-miRNA-lncRNA途径以及circRTN4通过阻断泛素化促进EMT的机制，为circRTN4的促癌能力提供了新的视角。circRTN4或许能成为一种新的生物标志物和PDAC潜在治疗靶点。

circRTN4促进PDAC发展的机制示意图（图源: Molecular Cancer）

参考资料：

[1]Wong CH, Lou UK, Fung FK, et al.CircRTN4 promotes pancreatic cancer progression through a novel CircRNA-miRNA-lncRNA pathway and stabilizing epithelial-mesenchymal transition protein. Mol Cancer. 2022 Jan 4;21(1):10. doi: 10.1186/s12943-021-01481-w. PMID: 34983537.

关键词： DNA RNA 致癌

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