MicroRNA-146a单核苷酸多态性的研究进展



·综述·

MicroRNA-146a单核苷酸多态性的研究进展

周秀梅陈英辉

(复旦大学附属金山医院神经内科，上海201508)

Progress in Research on the Single Nucleotide Polymorphisms of MicroRNA-146a

ZHOUXiumeiCHENYinghuiDepartmentofNeurology,JinshanHospital,FudanUniversity,Shanghai201508,China

基本项目：上海市金山区科学技术委员会创新项目(编号：2014-03-05)

microRNAs(miRNAs)是发现于真核细胞中的一类长约22个核苷酸的内源性非编码单链小分子RNA。细胞内成熟的miRNAs与AGO(Argonaute)蛋白结合参与形成RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)，通过部分碱基互补配对的方式识别靶mRNA的3′非编码区(3′ untranslated region，3′UTR)，并根据互补程度的不同决定RISC降解靶mRNA或者抑制mRNA的翻译，从而抑制对应蛋白的合成，达到调控基因表达的目的[1]。自1993年在线虫中发现了第1个miRNA以来，现已在几十类物种中发现了逾千种miRNAs，其中人类miRNAs有1000余种[2]。据推测，miRNAs调节着人类约三分之一的基因，参与了机体诸多生理病理过程[3]。microRNA-146a(miR-146a)是近年来的研究热点之一，其单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)在疾病发生及发展中扮演重要角色，本研究对miR-146a SNPs的最新进展进行描述。

1miR-146a的结构及调控

miR-146包括了miR-146a 和miR-146b，它们具有相同的种子序列并且成熟的miRNA序列仅相差2个碱基，人类的miR-146a位于第5号染色体LOC285628基因上，成熟的miR-146a位于第二外显子上[4-5]。研究[6]发现，miR-146a在人类20个组织器官中均有表达，尤其在淋巴细胞含量丰富的胸腺和脾脏中呈高度表达，免疫细胞的成熟及激活均可诱导其表达。miR-146a的表达受系统特异性转录因子PU.1和c-ETS以及核因子κB (nuclear factor-kappa B，NF-κB)、AP1、Snail等转录因子调节[7-8]。有研究[5]表明，多种微生物成分、促炎性细胞因子，例如脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、干扰素α(interferon α，IFN-α)等均可诱导miR-146a表达，并且miR-146a表达与NF-κB密切相关。转录因子NF-κB是重要的炎性调节分子，调节细胞因子TNF-α、白细胞介素1β(interleukin 1β，IL-1β)、IL-6、 IL-8的合成，以及环氧化酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)的表达[9]，而且它可促进辅助性T细胞1(helper T cell 1，Th1) 细胞释放IL-2、IL-12和IFN-γ，继而又可激活巨噬细胞[4]。研究[5]发现，NF-κB在LPS、TNF-α、IL-1β诱导的miR-146a转录过程中起关键作用，且miR-146a的启动子中有NF-κB 的结合位点，证实了miR-146a 对NF-κB有依赖性。通过依赖MyD-88信号通路激活NF-κB，进而诱导miR-146a表达上调，并负反馈调控现有的炎性反应。研究[10]发现，miR-146a能够促进转录抑制因子ReIB结合到TNF-α的启动子上，这一结合可以促进组蛋白和DNA 的修饰，能够选择性沉默急性炎性因子的表达。miRNAs的作用具有多靶性，一个miRNA有可能参与调节数百个靶基因的表达[11]。除IL-1受体相关激酶1(interleukin-1 receptor-associated kinase 1，IRAK1)、肿瘤坏死因子受体相关因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6)之外，IRAK2、干扰素调节因子5(interferon regulatory factor 5，IRF5)、信号转导与转录激活因子1(signal transducer and activator of transcription 1，STAT1)、蛋白激酶Cε(protein kinase Cε，PKCε)、补体因子H(complement factor H，CFH)、人抗原R(human antigen R，HuR)、NADPH氧化酶4(NADPH oxidase 4，NOX4)、Ptges-2、Notch1、Rac1、表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EFGR)、Numb等亦被证实为其靶基因。

2miR-146a的SNPs

SNPs是人类最常见的遗传变异来源，存在于miRNAs的功能基因区域，会影响miRNAs的表达和(或)成熟，从而导致异常的miRNAs调节[12]。miR-146a被发现有12个变异体，其中9个已在dsSNP数据库Build130中被报道[13]。目前研究表明，pre-miR-146a基因具有2个有功能的SNPs，分别为rs2910164 G/C 和rs57095329 A/G，它们会影响成熟的miR-146a的表达水平，导致某些疾病的遗传易感性。

2.1rs2910164 G/C SNPmiR-146a rs2910164 G/C SNP位于pre-miR-146a的茎环结构中，或是位于随从链的发夹结构中。它会导致C-U碱基配对错误，而不是G-U配对，从而影响pre-miR-146a茎环结构的完整性以及pre-miR-146a生成成熟 miR-146a的过程。这种由G至C的碱基替换位于pre-miRNA随从链的发夹结构中，它会因降低核pri-miRNA的生成效率而引起转录活性的下降，从而导致纯合变异CC基因型细胞内低水平表达成熟的miRNA。此外，这种改变会降低自由能，由G等位基因的-42.4 kcal/mol降至C等位基因的-39.6 kcal/mol，这预示C等位基因相对于G等位基因具有更不稳定的二级结构[12-13]。越来越多的研究证实，miRNAs SNPs通过改变miRNAs的表达或可导致肿瘤的形成。miR146a rs2910164 G/C SNP的作用机制已在甲状腺癌、肝细胞癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌、膀胱癌、肺癌、大肠癌等超过15种肿瘤中被研究。常见的pre-miR-146a G/C SNP中C等位基因与G等位基因相比，pre-miR-146a以及成熟miR-146a的表达量下降，并且发现GC杂合型个体患乳头状甲状腺癌的风险增加[14]。进一步研究[15]发现，GC、GG基因型乳头状甲状腺癌患者的甲状腺肿瘤组织及同一腺体组织未受影响的部分中，miRNAs的转录组是不同的。其GC基因型会产生3条成熟的miRNAs，不仅有前导链形成的miR-146a，也有随从链形成的miRNA*，包括miRNA*C和miRNA*G，它们又分别作用于不同的靶基因，并且相比于甲状腺中未受肿瘤影响的部分，同一甲状腺肿瘤组织中这种SNP的miR-146a*表达明显上调。研究[16-20]发现，rs2910164 G/C SNP与中国汉族人群食管鳞状细胞癌的易感性及临床转归有关，同时与B细胞淋巴瘤、非小细胞肺癌、严重脓毒血症、胃癌发病风险有关。有研究在非饮酒者中发现，CC/CG基因型的个体相对于GG基因型的个体有更高的大肠癌发病风险[21]。然而另一项Meta分析[22]却显示，在亚洲人中无论是按照种族为基础分层分析还是进行总体分析，miR-146a G/C SNP与大肠癌的易感性均不相关。此外，2项Meta分析[22-23]显示这种SNP与总体癌症风险无明显关联，而且其中一项显示rs2910164 C等位基因或许与保护消化道肿瘤有关。此外有研究[24]发现，miR-146a*C基因变异或与降低的肝细胞癌风险相关，这种相关性尤其在亚洲人及男性中表现尤为明显。因此，rs2910164 G/C SNP在肿瘤中的作用仍需要进一步的研究。

研究[5,14]发现，低表达水平的miR-146a会引起靶基因抑制不足，通过荧光素酶检测miR-146a揭示，这可能主要通过碱基互补结合于IRAK1、TRAF6的3′UTRs，在转录后水平抑制IRAK1和TRAF6的水平。低表达水平的miR-146a引起IRAK1、TRAF6抑制不足，而IRAK1、TRAF6为下游Toll样受体(Toll-like receptors，TLRs)和细胞因子通路中的2个关键效应分子，rs2910164 G/C SNP或许参与其负反馈调节环路。此外，发现这种SNP会影响年轻冠心病患者miR-146a、IRAK1、TRAF6的表达水平，其中CC基因型的冠心病患者miR-146a表达水平明显升高，并且IRAK1、TRAF6表达明显下调[25]。另有研究[26]发现，小儿葡萄膜炎miR-146a rs2910164 SNP中CC基因型与幼年特发性关节炎易感性密切相关。另有研究[27]证实，我国汉族人群中miR-146a rs2910164 CG和GG基因型患银屑病的风险明显升高。

2.2启动子rs57095329A/G SNP研究表明，位于miR-146a启动子rs57095329A/G SNP，可直接引起miR-146a表达降低，miR-146a的低表达导致系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)患者1型IFN通路激活上调，并且其中危险的G等位基因变异体与转录因子Ets-1结合力较弱，或许是通过与Ets-1结合减少引起miR-146a表达下调，这种SNP与SLE易感性有关[13,28]。此外，在我国汉族人群的研究[29]中显示，miR-146a启动子rs57095329 SNP与阿尔兹海默病(Alzheimer disease，AD)的遗传易感性相关，其中危险的AA基因型或许会增加miR-146a的表达，影响一些炎性因子的表达，进而在AD的发病机制中起作用。然而，另外一项研究[19]发现，AA基因型对我国汉族人群重症败血症患者呈现保护。

综上所述，miR-146a SNPs在肿瘤及自身免疫炎性疾病中扮演了重要角色，有可能成为潜在的治疗靶点。同时近期的研究表明，miRNAs不仅存在细胞内，而且存在于循环中，可避免内源性的RNA酶的破坏，相对稳定地存在于血液中，这使得对其成为生物标志物的研究具有可行性。因此，进一步深入研究miR-146a及其SNPs在疾病中的作用，将会为临床诊断及治疗提供新的策略。

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通讯作者陈英辉，E-mail：yinghuichen@fudan.edu.cn

中图分类号Q752

文献标识码A