長鏈非編碼RNA MEG3調控作用相關的信號通路研究進展①

鄒 燕 戴盛明

(廣西醫科大學第四附屬醫院醫學檢驗科,柳州 545005)

長鏈非編碼RNAMEG3調控作用相關的信號通路研究進展①

鄒 燕 戴盛明

(廣西醫科大學第四附屬醫院醫學檢驗科,柳州 545005)

隨著基因組學的不斷發展，越來越多的研究表明lncRNA表達水平的改變與疾病的發展和狀態有明顯的聯系，尤其在腫瘤中發揮舉足輕重的作用[1]。LncRNA是長度大于200個核苷酸的轉錄RNA，保守性低，在體內通過控制蛋白質的合成、RNA的成熟和轉運以及改變染色體結構從而使轉錄基因沉默等機制發揮調控作用[2]。MEG3是一類重要的lncRNA，具有腫瘤抑制作用[3]，有望成為腫瘤診斷的生物標志物和腫瘤治療的靶點，以下就MEG3在腫瘤及多種相關疾病關系密切的信號通路的作用及其機制作一綜述。

1 MEG3與P53信號通路

MEG3通過活化P53抑癌基因發揮抑癌作用，MEG3異位表達抑制腫瘤生長可能與活化p53，調控p53抑癌作用有關[4]。一方面，MEG3通過p53依賴途徑激活p53，發揮抑癌效應；另外一方面，MEG3也可通過p53非依賴途徑發揮抑癌作用及治療缺血性腦卒[5,6]。低氧可以誘導p53通路的活化，同時該過程又與HIF-1α，Noxa 和Bid密切相關，其中Noxa 和Bid可以促進細胞增殖抑制凋亡。在神經母細胞瘤中，MEG3可以通過轉錄后水平調控HIF-1α，Noxa 和Bid的表達，在腫瘤中MEG3過表達后降低了Noxa 和Bid的水平從而促進腫瘤細胞的凋亡[7]。在胰腺癌和乳腺癌中，MEG3可以抑制MDM2蛋白的表達從而活化p53 通路達到抑癌作用[8,9]。p53 和 MDM2的作用機制已有詳細研究報道[6]。相似的研究也表明，在膠質瘤和肺癌中DNA甲基化轉移酶DNMT1的高表達可以促進MEG3的甲基化，使MEG3表達降低激活了MDM2通路從而降低了P53蛋白的表達，促進膠質瘤的發生發展[10,11]。另外，在卵巢癌顆粒細胞中環磷酰胺可以顯著增加MEG3的表達量，活化p53 -p66 Shc通路，進而活化凋亡相關蛋白及caspase 3，抑制腫瘤生長[12]。

2 MEG3與miR-181b-12/15-LOX信號通路

在大腦局部缺血的時候，受損的腦組織中神經源性的脂氧合酶12/15-LOX會發生活化并通過缺氧反應殺傷神經元細胞[13,14]。Liu等[15]在大腦中動脈閉塞(MCAO)小鼠模型和低糖低氧(OGD)誘導的神經元HT22細胞中分別證實了MEG3和12/15-LOX呈時間依賴性的升高，而miR-181b表達下降。MEG3與miR-181b的表達呈負相關而與12/15-LOX 的表達呈正相關。與MEG3相反的是，miR-181b 的過表達會抑制低氧誘導的HT22細胞的凋亡，同時抑制12/15-LOX 表達引起的低氧損傷。并通過熒光素報告分析確定了miR-181b 直接與12/15-LOX 3′-UTR 區連接負調控12/15-LOX 的表達。

3 MEG3與線粒體信號通路

Wang等[16]在腎細胞癌(RCC)中的研究表明，MEG3可通過活化線粒體通路誘導RCC細胞凋亡。細胞凋亡相關信號通路主要有兩種：受體通路和線粒體通路。在受體通路中主要由caspase-8的活化啟動而在線粒體通路中啟動者主要是caspase-9的活化[17]。在RCC細胞中，過表達的MEG3可降低Bcl-2 和 caspase-9前體蛋白的表達而使組織活性caspase-9蛋白高表達，促進了細胞色素C釋放入細胞質。同時，Bcl-2的mRNA表達水平在MEG3過表達時是降低的[16]。Bcl-2在線粒體通路中具有重要的作用，它通過改變線粒體膜的滲透性來調控細胞的凋亡，同時還可以通過減少細胞色素C釋放入細胞質來抑制Apaf-1介導的caspase-9的活化[18]。所以MEG3是通過抑制Bcl-2的表達，活化了線粒體通路從而誘導RCC細胞的凋亡。

4 MEG3與PTEN/PI3K/AKT信號通路

在Yang等[19]的研究中，證實MEG3通過與miR-1297相互作用于PTEN/PI3K/AKT信號通路調控睪丸生殖細胞癌(TGCT)的發生發展。在TGCT組織樣本中，MEG3與miR-1297的表達水平顯著降低，而PTEN的蛋白水平顯著降低mRNA水平沒有改變。miR-1297可以分別與PTEN mRNA的3′-UTR區和MEG3相連接，呈現一個競爭性連接。MEG3的過表達可以抑制miR-1297與PTEN的結合，從而使Akt失活，抑制TGCT細胞存活，見圖1。

5 MEG3與Notch信號通路

在缺血性腦卒中研究中，Liu等[20]的研究表明下調MEG3可以通過活化Notch信號通路促進缺血性腦損傷的血管生成。過表達MEG3抑制缺血性腦卒中后腦組織功能恢復并降低了毛細血管密度。在大鼠MCAO模型中，敲減MEG3表達后從而通過增加上皮細胞的遷移、增殖、芽生和管腔形成來達到促進血管生成的效果。同時MEG3又可以在體內外負調控Notch信號通路。Notch信號通路在血管生成調控中具有重要的作用，當上皮細胞缺血時會發生活化[21-23]。當Notch信號通路被抑制后，會影響下調MEG3的促血管生成作用。所以MEG3被認為是一種通過活化Notch信號通路發揮調控血管生成的因子。在MCAO 大鼠模型和上皮細胞中，Notch 和它的靶基因(外源發狀分裂相關增強子1，Hairy-enhancer of split 1 and Hey-1，Hes-1)在Meg3過表達時均被抑制，而當Meg3下調時表達增加。另外，MEG3還可以通過抑制Notch信號通路抑制子宮內膜癌(EC)的增殖。Notch信號通路在調控腫瘤的發生發展中發揮著重要作用[24]。Guo等[25]的研究表明，在EC中MEG3的表達明顯降低而Notch1和Hes1的蛋白水平明顯升高。當過表達MEG3時，細胞的增殖受到顯著抑制，在MEG3被敲減的細胞中則相反。MEG3的作用卻可以被Notch1所調控，即MEG3的過表達通過抑制Notch信號通路顯著抑制了腫瘤的體內生長。Hes1作為HES家族重要成員之一，是一種轉錄抑制因子，可以負調控基因修復細胞增殖和分化[24]。Notch信號通路可以促進EC細胞的增殖，而抑制Notch信號通路可以降低Notch1和Hes1的蛋白水平起到抑制細胞周期促進凋亡的作用，因此Jagged-1/Fc作為Notch1的激活因子，GSI作為抑制因子在Notch信號通路的靶向治療作用研究中也起到了重要的作用。

6 MEG3與Rb信號通路

Kruer等[26]的研究表明，在肺癌細胞中pRb-DNMT1通路的干預會降低MEG3的表達從而促進細胞的增殖。視網膜母細胞瘤腫瘤抑制因子(pRb)通路在許多癌癥中是缺失的。pRb通過與轉錄因子家族的E2F相連接來調控細胞周期和增殖[27]，還可以調控細胞的發生發展、凋亡、分化和上皮間質轉化[28-30]。當細胞周期開始時，pRb必須在cyclin依賴的激酶(CDKs)如CDK4和CDK6的作用下發生磷酸化失活。這種pRb的磷酸化使它與E2F脫離，此過程是S期和G2/M所必需的。同時，Rb信號通路還可以調控下游的非編碼RNA，如miRNAs和lncRNAs[31]。鑒于MEG3的表達與DNMT1密切相關，pRb/E2F1又可以負調控DNMT1，當pRb/E2F1失活時會發生高度的甲基化使抑癌因子失活[32]。所以當使用CDK4和CDK6的抑制劑palbociclib活化pRb后就可以通過抑制DNMT1的表達而使MEG3表達增加達到抑制腫瘤增殖的作用。綜上可以說明MEG3是Rb信號通路下游的一個重要因子，在促進肺癌細胞增殖中發揮了重要的作用。

7 MEG3與Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin信號通路在調控細胞進展如增殖、侵襲、分化和其他信號通路中發揮著重要的作用。這些功能的實現都與Wnt/β-catenin信號通路中具有多功能的β-catenin蛋白密切相關[33]。Wnt/β-catenin信號通路在許多疾病中是活化的，其中包括了對視網膜母細胞瘤干細胞的調控[34-37]。Xiao等[38]的研究表明抑制Wnt/β-catenin信號通路可以抑制視網膜母細胞瘤的增殖。Gao等[39]的研究也表明在視網膜母細胞瘤中MEG3作為腫瘤抑制因子可以通過負調控Wnt/β-catenin信號通路的活化。MEG3通過抑制Wnt/β-catenin信號通路的活化抑制視網膜母細胞瘤細胞的生長。另外，也有研究表明Wnt/β-catenin信號通路在非小細胞肺癌(NSCLC)細胞中也是活化的[40]。當Wnt信號通路抑制因子發生高度甲基化后，NSCLC 的發生發展和治療耐藥會受到重要的影響。而 Xia等[40]的研究發現，MEG3通過活化P53抑制β-catenin/survivin來調控腫瘤細胞的凋亡、細胞周期和化療耐藥。下調MEG3的表達可以通過活化Wnt/β-catenin信號通路增強肺癌細胞對順鉑的耐藥。β-catenin作為Wnt信號通路的重要組成部分，可以被GSK-3β磷酸化從而發生泛素化降解目的蛋白。GSK-3β除了可以磷酸化β-catenin，還可以活化Wnt/β-catenin信號通路抑制多種蛋白復合物的形成。

8 結語

隨著基因組學的不斷發展與科研技術的不斷進步，使人們對MEG3的認識不斷深入，其在腫瘤及其他多種相關疾病中的作用機制也逐漸被發掘及完善。在腫瘤發病率居高不下的現狀下，MEG3少見的抑癌特性促使研究者們想要進一步剖析它的生物學作用機制，其中關于信號通路的研究更是尤為突出。因此，了解MEG3在疾病中發揮作用的重要相關通路，是將其作為相應的生物標志物或治療靶點并為實際應用到臨床提供堅實的理論基礎。

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[收稿2017-05-27 修回2017-06-14]

(編輯 許四平 劉格格)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.11.031

①本文為柳州市腫瘤疾病防治重點實驗室建設(No.2014G020403)和廣西醫科大學青年科學基金(No.GXMUYSF201639)。

R32

A

1000-484X(2017)11-1741-04

鄒 燕(1985年-)，女，碩士，主治醫師，主要從事結腸癌腫瘤免疫相關研究，E-mail：marszouyan@126.com。

及指導教師：戴盛明(1968年-)，男，博士，主任，主任檢驗技師，博士生導師，主要從事腫瘤免疫相關研究，E-mail：daishm@sina.com。