長鏈非編碼RNA與mTOR在腫瘤中的相關研究進展

于健鵬 綜述，孫李斌，魏江浩，尚芝群，牛遠杰 審校

(天津市泌尿外科研究所/天津醫科大學第二醫院泌尿外科 300211)

長鏈非編碼RNA與mTOR在腫瘤中的相關研究進展

于健鵬 綜述，孫李斌，魏江浩，尚芝群，牛遠杰△審校

(天津市泌尿外科研究所/天津醫科大學第二醫院泌尿外科 300211)

長鏈非編碼RNA；哺乳動物雷帕霉素靶蛋白；腫瘤

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是一種相對保守的絲/蘇氨酸蛋白激酶(AKT)，與細胞凋亡、自噬、遷移黏附等密切相關，尤其是參與了腫瘤細胞的增殖和凋亡過程而得到普遍的關注[1]，其異?；罨洺３霈F在腫瘤細胞中。在臨床腫瘤治療中，mTOR是重要的治療靶點，也在某些中草藥治療中發揮作用[2]，然而，mTOR抑制劑并不能使腫瘤得到很好的控制。近幾年基因組學和轉錄組學的飛速發展，使得長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)在正常組織和腫瘤組織中的差異性表達逐步被人們所重視，數量眾多的lncRNA表達異常與腫瘤的發生、發展密切相關，其中部分lncRNA與mTOR相關通路密切相關，mTOR可以調控lncRNA的表達水平，促進或者抑制腫瘤的發展。本文就二者緊密關系的最新進展進行綜述，為mTOR抑制劑及相關靶向治療提供新的思路。

1 mTOR及其生物學功能

mTOR是1994年從酵母中分離得到的一種AKT，相對分子質量為289×103，為磷酸肌醇激酶3(PI3K)相關激酶(PIKKs)家族一員，由HEAT重復序列、FAT結構域、FRB激酶結構域、CD結構域、NRD及FATC結構域構成。在細胞內mTOR通過形成兩種復合體mTORC1和mTORC2而發揮作用，其中mTORC1由mTOR、Raptor、mLST8、PRAS40、Deptor和Tti1/Tel2復合物組成，mTORC2由mTOR、mLST8、Deptor、Rictor、mSIN1、Protor1/2和Tti1/Tel2復合物組成，mTOR為兩種復合物共同的催化亞單位。mTORC1對雷帕霉素(RAPA)敏感，可在營養因素、能量、氧含量等刺激后調節蛋白質的翻譯和細胞的代謝活動，相對地，mTORC2對RAPA耐受，對于營養、能量信號刺激也不敏感[3]，并且對調節蛋白質的翻譯無直接作用[4]。

mTOR為PI3K-AKT-mTOR信號通路的關鍵激酶[5]，包括RTK-PI3K-PKB/AKT-TSC2/TSC1-Rheb-mTOR1/mTOR2-S6K s/4E-BP1[6]，該通路通過促進缺氧誘導因子(HIF)的表達刺激腫瘤血管形成的方式，促進腫瘤的增殖轉移和調控腫瘤細胞的凋亡等多種途徑參與機體腫瘤的發生、發展。多種信號刺激能夠激活細胞表面的酪氨酸蛋白激酶受體(receptor tyrosine kinases,RTK)[7]，進而激活PI3K將細胞外信號傳至細胞內。PI3K被激活后可以將二磷酸肌醇(PIP2)磷酸化為三磷酸肌醇(PIP3)，進而完全激活AKT?；罨腁KT通過磷酸化TSC2阻礙了TSC2與TSC1形成復合體，減弱了對Rheb的抑制，從而激活mTOR，另外AKT也能夠直接激活mTOR?；罨膍TOR磷酸化S6Ks和4E-BP1兩個靶蛋白而發揮作用[8]。

2 lncRNA及其生物學功能

全基因組和轉錄組測序技術的廣泛應用，使得非編碼RNA(ncRNA)進入人們關注的視野，其中IncRNA在個體正常發育和疾病發生中的重要作用更是被重視。IncRNA是真核細胞中發生轉錄但不翻譯且轉錄本長度在200 nt以上的ncRNA分子，約占RNA總量的98%。根據lncRNA與蛋白質編碼基因的位置關系，可以將lncRNA分為以下幾種類型：(1)外顯子lncRNA，是指lncRNA外顯子與蛋白質編碼基因外顯子有交叉；(2)內含子lncRNA，是指其一個蛋白質編碼基因的內含子中，不與外顯子交叉；(3)重疊lncRNA，是指lncRNA的內含子中包含了蛋白質編碼基因；(4)基因間lncRNA，是指lncRNA位于兩個相鄰的蛋白質編碼基因之間[9-10]。

近年研究發現，lncRNA可通過表觀遺傳調控、轉錄及轉錄后調控多個層面來調節基因的表達，通過X 染色體失活、基因印記、染色質重塑、轉錄激活與干擾等機制發揮其生物學功能，在生物體生長、發育和衰老等過程中發揮重要作用[11]。研究表明lncRNA可能通過以下機制調節基因的表達：(1)與轉錄因子或者RNA聚合酶作用促進或者抑制靶基因的表達；(2)lncRNA招募染色質修飾復合體或者其他因子到特異性的基因位點發揮作用；(3)從某基因的啟動子區轉錄的lncRNA可結合到該啟動子區調節該基因的表達；(4)lncRNA與剪切調節蛋白結合，影響靶RNA的可變剪切；(5)lncRNA能夠被剪成miRNA發揮作用；(6)lncRNA作為“miRNA海綿”來調節基因的表達；(7)lncRNA與翻譯因子相互作用抑制或促進翻譯過程；(8)lncRNA可連接它的靶mRNA來影響mRNA的穩定性，從而調節靶基因的表達水平[12]。若lncRNA出現異常表達，則可引起多種疾病的發生，特別是腫瘤的發生、發展，還能夠用于腫瘤預后的評價。

3 lncRNA與mTOR的關系

3.1 growth arrest-specific 5(GAS5) GAS5的基因是一種核仁小分子RNA(snoRNA)的宿主基因，位于人類染色體1q25，長度630 nt[13-14]，屬于 5′-terminal oligopyrimidine tract(5′-TOP)基因家族成員[15]，5′末端的寡聚核糖核苷酸序列決定了其生物學特性。近年來研究發現，GAS5在乳腺癌、結直腸癌、前列腺癌、膀胱癌等中表達水平明顯降低，其過表達可以誘導細胞凋亡，抑制腫瘤的生長和轉移。有研究在雄激素依賴(LNCaP)、雄激素敏感(22Rv1)及雄激素非依賴(PC-3和DU145)的細胞系中加入mTOR抑制劑，進行RT-PCR分析，結果表明mTOR抑制劑提高了內生GAS5的轉錄水平，促進了細胞的凋亡，抑制了腫瘤的生長[16]。沉默GAS5的LNCaP和22Rv1對mTOR抑制劑的敏感性降低，轉染GAS5的PC-3和DU145對mTOR抑制劑的敏感性增高。因此，GAS5很可能能夠反饋調節mTOR抑制劑的活性，在給予mTOR抑制劑治療的同時靶向提高GAS5的轉錄水平可能會提高前列腺癌患者對mTOR抑制劑的敏感性，為提高mTOR抑制劑對前列腺癌化療療效提供了新的輔助策略。Williams等[17]研究也表明，mTOR抑制劑能夠提高GAS5的表達水平，并且沉默GAS5能使得白血病T細胞和原代人T細胞的增殖免受mTOR抑制劑的抑制，說明GAS5參與了mTOR抑制劑的作用過程。

3.2 colorectal neoplasia differentially expressed(CRNDE) CRNDE位于人類第16號染色體上，全長約200 kb，為結直腸癌中表達升高最明顯的基因[18]。CRNDE不僅具有組織特異性，也表現出時序特點，在成人結直腸黏膜、肝和白細胞中極少表達，卻在睪丸、乳腺和皮膚中高表達[19]。而且CRNDE在某些正常組織細胞中不表達，僅在癌細胞中被發現，說明其在腫瘤發生中發揮了關鍵作用。Wang等[20]通過qRT-PCR測定了37例神經膠質瘤患者的標本，CRNDE升高最多可達50倍，并且研究發現CRNDE能夠促進神經膠質瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。給予神經膠質瘤細胞RAPA處理，抑制mTOR，可使細胞增殖率下降，同時c-myc和細胞周期蛋白D1等增殖相關的表達會明顯下調，而p53、PTEN等腫瘤抑制基因則明顯上調。若敲除CRNDE，mTOR信號通路下游的P70S6K的磷酸化水平降低，細胞增殖率下降，與RAPA處理結果相似，說明CRNDE表達升高可能參與了mTOR對其下游分子的磷酸化，促進腫瘤的進展。此外，Ellis等[21]研究顯示，PI3K/AKT/mTOR信號通路能夠調節CRNDE的核轉錄水平，抑制其轉錄。因此，在給予mTOR抑制劑的同時可能增強了CRNDE的轉錄，又一次激活mTOR下游分子的生物學活性，影響了mTOR抑制劑的作用效果。

3.3 基因間長鏈非編碼RNA-p21(large intergenic non-coding RNA-p21,lincRNA-p21) lincRNA-p21的功能具有多潛能性[22-23]，是瓦伯格效應的一個調節因子，還能調節血管內皮的形成，血管平滑肌的增殖凋亡[24]。Chou等[25]通過蛋白過表達、siRNA轉染等方式發現mTOR能夠在乳腺癌細胞中磷酸化熱休克因子(HSF1)，提高HSF1依賴的HuR的表達，進而控制lincRNA-p21的表達，促進腫瘤的發生。因此，在給予mTOR抑制劑的同時靶向lincRNA-p21可能會增強腫瘤的抑制作用。

3.4 尿路上皮癌相關抗原1(urothelial cancer-associated 1，UCA1) UCA1是通過去抑制雜交技術從同一個患者的膀胱移形細胞癌標本BLS-211和BLZ-211兩個細胞系中篩查克隆出來的。有研究發現，UCA1在膀胱癌中高表達并且增強了膀胱癌細胞體內體外的腫瘤性行為[26-27]，說明UCA1在膀胱癌進展中起到了致瘤作用。Li等[28]通過qPCR和Western blot等方法發現UCA1能夠經mTOR-STAT3信號通路誘導己糖激酶2(hexokinase 2，HK2)的表達，進而調節腫瘤細胞的糖酵解，使得人們對于腫瘤代謝機制有了更深入的認識，說明UCA1作為臨床治療的潛在靶點，其致瘤作用可能被mTOR抑制劑部分阻斷。

3.5 FLJ11812 FLJ11812位于TGF-β2轉化生長因子-β2(transforming growth factor,TGF-β2)的3′非轉錄區。Ge等[29]通過基因芯片、RNA-ChiP等技術發現3-benzyl-5-((2-nitrophenoxy) methyl)-dihydrofuran-2(3H)-one(3BDO)能夠靶向FK506連接蛋白1A(FK506-binding protein 1A,FKBP1A 12 ×103)來激活mTOR，并且3BDO在激活mTOR后可以增強T細胞限制性的細胞內抗原1(T-cell-restricted intracellular antigen-1,TIA1)的磷酸化，降低FLJ11812的細胞內水平，使得自噬相關基因13(autophagy-related 13，ATG 13)蛋白表達降低，減少細胞自我吞噬的發生，說明了抑制mTOR可以增強FLJ11812的表達，抑制細胞的增殖，從而抑制腫瘤的發展轉移。

4 展 望

靶向mTOR的腫瘤治療雖然日趨成熟，但仍然存在一些不足，僅僅對腎細胞癌、鞘狀細胞淋巴瘤和子宮內膜癌的治療效果較為明顯。而且，對mTOR抑制劑發揮作用的相關具體機制仍不夠清楚。近年隨著分子生物學新技術的大量出現，lncRNA在腫瘤發生、發展中的作用逐漸清晰化。其中，部分lncRNA與mTOR相互作用，為研究mTOR在腫瘤發生、發展中的相關機制提供了新的思路，有可能將mTOR相關作用機制闡述清楚，從而為mTOR相關治療的改進提供理論基礎，優化mTOR抑制劑在臨床中的應用策略以提高療效。隨著對mTOR相關通路認識的深入及參與的相關lncRNA的不斷發現，可為腫瘤治療提供更多的思路和理論依據。

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于健鵬(1990-)，在讀碩士研究生，主要從事前列腺癌病因學相關方面研究?！?/p>

，E-mail:yuanjieniu01@outlook.com。

0.3969/j.issn.1671-8348.2017.18.042

R730.23

A

1671-8348(2017)18-2569-03

2017-01-14

2017-03-18)