长链非编码RNA,H19,在肿瘤中的研究进度_RNA的编码链

长链非编码RNA H19 在肿瘤中的研究进度

lncRNA 一直被视为基因组转录过程中所产生的垃圾序列。自从2002 年， Okazaki 等通过对小鼠的全长cDNA 文库测序发现并定义了lncRNA，以及Rinn 等研究发现， lncRNA HOTAIR 可参与调节机体的生长发育进程后， lncRNA 才逐渐受到重视。研究发现， lncRNA 具有较高的组织特异性，且能够从表观 遗传、转录及转录后水平调控基因的表达，从而广泛参与包括细胞生长、增殖以 及凋亡等进程。近年来，越来越多的研究表明， lncRNA 在多种肿瘤细胞中存 在明显的异常表达，这一现象引起了学者们的广泛关注，使得lncRNA 逐渐成为 继微小RNA ( microRNA，miRNA) 后的又一研究热点。

1 H19 简介 H19 位于人类染色体11p15. 5 上，全长2 500 bp，包括5个外显子及4 个 内含子，是最早被鉴定的印迹基因之一。H19 具有父系印记特性，选择性的表 达母源性等位基因，主要受其上游4 000 bp 处差异甲基化区( differentially methylatedregion，DMR) 富含CpG 岛的甲基化调控。H19 可调节胚胎的生长发 育，其在胚胎期表达升高，出生后在大部分组织及器官中被抑制，仅在心肌及骨 骼肌中保持较低的表达水平。H19 主要存在于细胞质中，以调节性RNA 或核糖 调节子的方式调控基因表达，且其第一个外显子可编码miR-675。近年来大量研 究发现，H19 在多种肿瘤中存在异常表达，其广泛地参与了肿瘤细胞分化、血 管生成及侵袭转移等进程，然而在不同的肿瘤中H19 表现出癌基因及抑癌基因 的双重特性。

2 H19 在肿瘤中的表达情况 2. 1 H19 高表达的肿瘤 大量研究表明，H19 在不同的肿瘤进程中发挥着不同的生物学特性。

Zhang 等研究发现，H19 在胃癌组织中表达水平明显增高，且与肿瘤淋巴结转 移程度明显相关，同时H19 高表达患者总体生存时间降低，可作为胃癌患者总 体生存时间的独立预测指标( P = 0. 042) 。Yang 等研究发现，H19 单核苷酸多 态性位点rs217727T、rs2839698T 与胃癌患者遗传易感性密切相关( P 分别为0. 008，0. 011) ，且与普通基因型相比，CT + TT rs217727 和CT + TT rs2839698 可显著增加胃癌患病风险( P 分别为0. 040，0. 033) 。Tsang 等研究证实，H19 是 miR-675 前体RNA，H19 /miR-675 在结直肠癌组织及细胞中均高表达，其可通 过抑制其下游抑癌基因( retinoblastoma，RB) 的表达，从而增强肿瘤细胞增殖和 形成。Vennin 等研究发现，高表达的H19 可通过miR-675 下调泛素连接酶E3 家 族( c-Cbl、Cbl-b) ，促进乳腺癌细胞增殖、迁移以及肿瘤的远端转移。Shi 等通 过实时定量PCR 发现H19 在神经胶质瘤组织中高表达，且与肿瘤分级明显相关;
细胞功能实验进一步发现，H19 可通过其衍生的miR-675 诱导神经胶质细胞侵 袭转移。Wang 等发现H19 在肾透明细胞癌组织及细胞系中高表达，沉默H19 后 可抑制癌细胞的增殖及侵袭转移能力。由此可知，H19 可作为肾癌患者不良预 后的独立预测因子及基因治疗的潜在靶点。Ma 等对胰腺癌中的H19 进行检测结 果显示，相对于癌旁组织，H19 在胰腺癌组织中的表达水平异常增高，且其表 达水平与胰腺癌侵袭转移明显相关，可作为胰腺癌发生远处转移的一个预测因子， 抑制H19 的表达可作为胰腺癌治疗的一个潜在靶点。Hernandez 等研究发现，肝 原位癌患者组织中H19 表达水平与血清中甲胎蛋白( AFP) 的表达水平密切相关， 且H19 衍生的miR-675 在肝癌细胞中的高表达可增强细胞的生长、增殖和聚集 能力。Lv等发现，黄曲霉素B1 可上调肝癌细胞系HepG2 中H19的表达水平，从 而促进肿瘤细胞的生长和侵袭能力，而敲减H19 可以逆转黄曲霉素对肿瘤细胞 的促进作用。H19 除在上述肿瘤中存在异常高表达外，同时在膀胱癌、宫颈癌、 卵巢癌、食管癌、绒毛膜癌等肿瘤中表达增高，参与肿瘤的发展进程，并与患者 不良预后相关。

2. 2 H19 低表达的相关肿瘤作为印记基因网络反式调控 因子的H19 除了在肿瘤的进程中起促进作用外，其以复杂的生物学特性 在前列腺癌、肝癌、肾母细胞瘤( Wilms 瘤) 等肿瘤中呈低表达，表现出抑癌基 因的特性。Zhu 等研究发现，H19 可抑制前列腺上皮细胞的迁移能力，而此过 程又与miR-675 密切相关，分析发现H19 主要通过miR-675 发挥作用。H19 /miR-675 轴可抑制前列腺癌细胞转移，有望成为进展期前列腺癌的诊断及治疗 靶点。H19 除了在前面所述的在肝癌细胞和组织中高表达起促癌作用外，还可 抑制肝细胞癌进程，其在肝癌组织中的表达较癌旁组织降低，且H19 表达水平 与肝癌的预后明显相关。此外，H19 还可与miR-200家族竞争性结合，从而逆转 上皮间质转化( EMT) 进程，进而在体内外抑制肿瘤细胞转移。Soejima 等也发 现H19在Wilms 瘤中的表达下调，提示H19 可能具有抑制肿瘤进展的作用。

3 H19 在肿瘤中的表达调控机制鉴于H19 在多种肿瘤存在异常表达，且与患者不良预后紧密相关。随后， 多项研究进一步分析了H19 在肿瘤发生、发展中发挥生物学功能的分子机制， 发现H19 可通过表观遗传调控参与肿瘤进程，同时H19 可与多种癌基因及抑癌 基因( 如c-Myc、p53、HIF1- 以及TGF- 等) 相互作用，进而影响Wnt、P53、AKT 等信号通路;
H19 还可与miRNA 相互作用，在肿瘤细胞的生长、增殖、凋亡及 侵袭转移等进程发挥重要的调控作用。

3. 1 基因印记的调控 IGF2 是另一个发现较早的印记基因，与H19 属于同一个基因印记群，位 于H19 上游70 000 bp处。IGF2 为母系印记基因，与H19 共受基因上游差异甲基 化区( differentiallymethylatedregion，DMR) 的调控，DMR 差异甲基化是保证H19 母源单等位基因表达及IGF2 基因父源单等位基因的基础。研究发现，c -Myc 能 够与H19 母系等位基因DMR 附近的启动子区E-box 结合促进组蛋白乙酰化，进 而激活H19 启动子转录，从而调控H19 在肿瘤中的表达水平。研究表明，H19 /IGF2 印记异常与人类许多肿瘤的发生相关，印记丢失( loss of imprinting，LOI) 是其主要的致瘤方式。Gao 等发现H19 CBS6 区域高甲基化状态与IGF2的LOI 密切相关并导致IGF2 表达上调，高表达的IGF2 可促进肿瘤的复发、转移等进 程。

3. 2 H19 参与信号通路的调控 H19 能够通过Wnt /-catenin、PI3K/AKT、p53 等信号通路调控肿瘤发生、 发展。研究表明，Wnt 信号通路在胚胎发育及肿瘤进展中发挥重要的调控作用， 由遗传及表观遗传改变引起的Wnt 信号通路的异常激活与肿瘤的EMT 及侵袭 转移密切相关，如在膀胱癌中，高表达的H19 可通过抑制Nkd1 从而激活Wnt /-catenin 信号通路，促进肿瘤侵袭转移等恶性行为。此外，H19 能够通过诱导 EZH2 和H3K27 三甲基转移酶与Nkd1 启动子位点相结合，促进Nkd1 启动子 H3K27 三甲基化，从而沉默Nkd1 的表达。Nkd1 作为Wnt /-catenin 信号通路中 关键的抑制因子，其表达降低将活化Wnt /-catenin 信号通路，进而导致E-钙黏蛋 白下调，促进肿瘤EMT 和侵袭转移进程。Matouk等研究发现，TGF- 能够激活 PI3K/AKT 信号通路，调控H19 和miR-675 的表达水平，从而诱导乳腺癌的EMT 进程。Lv 等在肝癌中发现，抑制H19 /miR-675 的表达，可上调AKT 蛋白，进 而激活PI3K/AKT 信号通路，激活后的PI3K/AKT 信号通路可抑制其下游靶基因 GSK-3 的表达，最终导致Cdc25A 上调，从而加快细胞周期进程，促进细胞侵 袭转移。Matouk 等发现，H19 也可作用于p53 及其下游靶基因参与p53 信号通路调控。缺氧条件下，缺氧诱导因子HIF1- 被激活，从而促使H19 表达上调， 但野生型的p53 可阻断这种效应。H19 还可通过作用p53 下调其下游靶基因Bax， 促进胃癌细胞增殖并抑制凋亡进程。

3. 3 H19 与miRNA 相互作用 H19 除了协同miR-675 参与多种肿瘤发生、发展进程中的调控作用外， 其还可以通过与miRNA 形成竞争内源性RNAs( competing endogenous RNAs， ceRNAs) 调控网络，从而参与肿瘤的进展。Ma 等研究发现，H19 能够与let-7 竞 争性结合let-7 下游靶基因HMGA2，从而促进胰腺癌的EMT 进程。此外，沉默 H19 能够抑制miR-200 家族并上调ZEB1 /ZEB2 的表达，从而在EMT 进程和肿 瘤侵袭转移中发挥至关重要的作用。同时，H19 表达水平还与蛋白质复合物 HnRNPU/PCAF/RNA 相关，其能够促进miR-200 启动子组蛋白H3 乙酰化从而 上调miR-200 家族在肿瘤中的表达水平，逆转肝癌的EMT 进程。Zhou 等研究 发现，H19 的表达水平还与miR-141 具有明显的相关性。MiR-141 能够特异性 结合H19 mRNA 结合位点，从而抑制H19 的表达水平，同时miR-141 也可以通 过调控H19 的下游靶基因拮抗H19 的癌基因作用;
另外，H19 也可调控miR-141 下游靶基因ZEB1 拮抗miR-141 功能，从而在胃癌的增殖和侵袭转移中发挥重要 作用。

4 总结及展望 大量研究表明H19 在肿瘤的发生、发展进程中发挥着至关重要的重要作 用。因此，了解H19 在不同肿瘤中的生物学功能，将为H19 作为肿瘤早期诊断 指标、基因治疗靶点及预后判断提供理论依据。然而，对H19 生物学功能的机 制研究还处于起步阶段，且发现的H19 上游及下游调控靶基因非常有限，其具 体的机制还需要进一步的完善。目前，对H19 的功能研究尚存在争议，在某些 肿瘤中H19 作为癌基因促进肿瘤细胞的生长、增殖、血管生成、侵袭转移等恶 性行为，而在部分肿瘤中H19 又作为抑癌基因发挥相反的生物学功能，甚至在 同一种肿瘤中H19 发挥着抑癌及促癌基因的双重作用，因此对于H19 具体的生 物学功能机制还需进一步深入探究。总之，通过对包括H19 在内lncRNAs 的深 入研究，将进一步拓展人们对肿瘤病因发病学的认识，为肿瘤的预防、诊断、预 后判断及基因治疗提供理论依据。