长链非编码RNAMALAT1在肿瘤中的研究进展

孔令平，周 旋 综述，张 仑 审校

（天津医科大学肿瘤医院头颈外科，国家肿瘤临床医学研究中心，天津市“肿瘤防治”重点实验室，天津300060）

长链非编码 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是近年来发现的一类新型的转录物，其不编码蛋白质且转录本长度超过200 nt。研究表明lncRNA广泛参与机体的生理和病理过程，从转录到mRNA剪切、RNA衰亡直至翻译，几乎每一步基因活动都受到lncRNA的影响[1]。肺癌转移相关转录本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）是最早发现的长链非编码RNA之一，因最初发现于人类非小细胞肺癌而得名，又称为NEAT2 （nuclear-enriched abundant transcript 2）[2]。MALAT1在序列上存在着进化保守性，种属间具有高度同源序列，意味着其在肿瘤的发生和发展中有着重要作用。

1 MALAT1的概述

1.1 MALAT1的结构特性 MALAT-1定位于人染色体11q13，转录本序列长约8 kb，属于基因间转录本，在哺乳动物进化中高度保守。生物信息学分析发现，在人和鼠之间MALAT1的高度同源序列位于MALAT1 的 3′端[3]。当 MALAT1 的 3′端 6 918 nt～8 441 nt片段发生突变时，MALAT1就会丧失促进细胞增殖和侵袭转移的能力[3]。MALAT1的表达水平高于许多蛋白质编码基因，包括β-actin和GAPDH[4]。这是由于MALAT1 3′末端高度保守的腺苷酸聚集区域和2个尿嘧啶聚集片段形成三股螺旋结构，可降低3′末端3′→5′方向的外切酶活性,当MALAT1 3′末端放在ORF的下游，转录物就会在体内有效翻译[5]。另外，MALAT1的3′末端可被 RNase P以及RNaseZ裂解产生一种tRNA样高度保守的ncRNA，即mascRNA（MALAT1-associated small cytoplasmic RNA），被输送到细胞质中发挥其生物学作用[5]。

1.2 MALAT1的作用机制 有研究认为MALAT1通过调节丝氨酸／精氨酸（SR家族）剪接因子的磷酸化水平来调节前体RNA的剪接[6-9]。Tripathi等[9]认为SR蛋白在核散斑和转录位点的循环过程中，MALAT1通过影响前体mRNA剪接因子的募集从而影响转录后修饰。多个研究认为SC35区域作为前体mRNA的代谢及输出位点，或是储存剪接因子的位点[10]，与前体mRNA的剪接有着密切联系。NEAT2（MALAT1）是SC35区域的一个组成成分[8]，MALAT1通过SC35区域作用而影响前体mRNA的剪接[7]。近来研究发现，MALAT1还可能使 PRC1（polycomb repressive complex 1）复合物的亚基Pc2（polycomb 2）即 CBX4（chromobox homolog 4）脱甲基化，使得控制细胞增长的基因重新定位，分别沉默或者激活某些基因的表达，从而影响细胞的生长活动[11]。

2 MALAT1与肿瘤的发生

尽管MALAT1发现于非小细胞肺癌，但是研究发现许多肿瘤组织中MALAT1呈现高表达，如肺癌、乳腺癌[12]、膀胱癌[13]、胆囊癌[14]、宫颈癌[15]、结直肠癌[16]、肝癌[17]。现已有以下研究表明它与多种肿瘤的发生有着密切的联系。

2.1 MALAT1调控细胞周期 细胞周期的调控与肿瘤的发生有密切联系，细胞周期调节失控，导致G1/S期和M期的细胞数增多，复制能力增强，细胞异常增殖是肿瘤细胞重要的生物学特点。实验结果显示MALAT1可控制细胞周期进程。降低MALAT1的表达水平，调节细胞周期的相关蛋白表达水平随之发生变化，则停留在G0/G1期的细胞数增多，且复制能力（S期）降低[18]。MALAT1影响细胞周期的机制尚不十分明确，目前认为MALAT1通过调节以下3种相关物质来调节细胞周期：（1）MALAT1的表达水平特异性地影响B-MYB的表达，它通过控制B-MYB（Mybl2）转录因子的表达调节有丝分裂，从而控制细胞周期[18]。（2）在MALAT1缺乏的人类细胞中，P53可削弱E2F1活动和细胞增殖，从而阻碍细胞周期活动[18]。（3）在细胞间期，MALAT1与不均一核糖核蛋白（hnRNP）在核内相互作用，当进入G2/M期时，MALAT1促使hnRNPc从核内进入胞质，促进IRES依赖性翻译，增加有丝分裂中CDK11/PITSLREP58 蛋白水平[19]。

2.2 调节细胞凋亡 正常细胞中，细胞的增殖与凋亡处于平衡状态，若细胞凋亡受到抑制，就会导致平衡破坏，导致细胞不断增殖，这是肿瘤形成的一个重要基础。研究表明降低MALAT1的表达可导致诱导细胞凋亡的基因Caspase-3和Caspase-8活化；在MALAT1表达水平较低的Caski细胞中，阻碍凋亡的基因Bcl-2、BCl-xl表达水平也较低[15]。因此，MALAT1能够抑制细胞凋亡。然而其具体机制尚不十分清楚，仍有待于进一步研究。

3 MALAT1与肿瘤细胞的侵袭、转移及上皮间质转化（EM T）

对70例MALAT1高表达非小细胞肺癌患者和70例低表达患者进行研究，高表达组的转移概率明显高于低表达组[20]。体内实验表明，在体内瘤结节的形成需要MALAT1，并且其在转移过程中起到重要作用[21]。MALAT1表达水平低的细胞系转移数量则低[21]。实验证实，其与肿瘤转移的联系是有组织学亚型特异性的。例如，转移性腺癌细胞的MALAT1表达水平比非转移腺癌高数倍；而在鳞状细胞癌不论有无转移，MALAT1的表达水平无显著差异[21]。Matrigel侵袭实验表明，降低BeWo、JAR and JEG-3细胞系的MALAT1表达水平，癌细胞的侵袭能力明显降低[22]。有研究认为MALAT1的3′末端区域片段6 918 nt～8 441 nt在人类癌症迁移和侵袭中发挥着重要作用[22]。也有研究认为MALAT1通过影响基因的表达从而影响癌症的侵袭、转移、EMT[23]。例如，在胆囊癌中，MALAT1通过激活ERK/MAPK信号通路促进肿瘤的增殖及转移，体内外研究均证实敲低MALAT1的表达则可抑制MAPK激活酶从而抑制肿瘤转移的发生[14]；在膀胱癌中，敲低MALAT1的表达可降低ZEB1、ZEB2、Slug等EMT相关基因的表达水平，并且进一步证明MALAT1通过激活Wnt通路促进EMT的发生[24]；另外TGF-β可刺激MALAT1的表达从而促进通过诱导EMT促进肿瘤迁移，MALAT1促进转移与PRC2复合物的亚基suz12有关系，体内外实验研究证明敲MALAT1或suz12的表达均可抑制TGF-β诱导EMT的发生[25]；在成神经细胞瘤中，MALAT1可被JMJD1A诱导表达增加，从而促进肿瘤迁移和侵袭[26]。

4 MALAT1与肿瘤的预后诊断

由于LncRNA可作为抑癌或者促癌基因，它们很可能成为肿瘤的诊断标志物。目前已有大量研究表明MALAT1可作为多种肿瘤的预后因子，例如肺癌[27]、乳腺癌[28]、多发性骨髓瘤[29]、结肠癌[16]、胰腺癌[30]等。通过对肺癌组织的原位杂交实验证明肺鳞状细胞癌的不良预后与MALAT1高表达有密切联系[31]。有研究发现MALAT1高表达的结肠癌患者的术后无病生存率及总生存率均低于MALAT1低表达的患者[16]。在胰腺癌中亦有发现MALAT1高表达的患者预后明显比MALAT1低表达的患者差[30]。另外，肝移植术后患者MALAT1的高表达极有可能发生肝细胞性癌复发[17]。随着对MALAT1越来越深入的研究，MALAT1有可能成为判定肿瘤预后的指标，甚至可能成为诊断肿瘤的重要生物学标志物。

5 MALAT1与肿瘤的治疗

众多的研究表明，MALAT1有力地促进了肿瘤的发生与发展，并且严重影响肿瘤的预后，因此，亦有不少研究把MALAT1作为新的治疗靶点，从而攻克肿瘤治疗的难题。无论是体外的细胞学实验还是体内的裸鼠模型实验均有研究表明用反义寡核苷酸敲低MALAT1的表达可以使细胞周期停滞，诱导细胞凋亡，抑制细胞侵袭和转移的能力，并且可以抑制裸鼠肿瘤的生长和转移，延长裸鼠生存时间[14-15,32]。近年的研究发现白藜芦醇可以通过降低MALAT1的表达抑制Wnt/β-catenin信号通路抑制结肠癌的侵袭和转移[33]；在乳腺癌中，17β-雌二醇可以降低MALAT1的表达水平从而抑制其增殖、侵袭及转移[28]。这些研究发现均为肿瘤的防治和治疗提供了至关重要的科学依据，但是目前研究尚不成熟，以MALAT1作为肿瘤治疗靶点还需进一步的研究。

综上所述，MALAT1在肿瘤的发生和发展中起着重要作用。它作为多种肿瘤的不良预后因子，在肿瘤中的作用越来越受到重视，但其生物学机制研究尚处于初步阶段。目前对MALAT1的研究主要是通过肿瘤细胞体外培养，在细胞水平检测MALAT1对各种癌细胞生物学表型的影响并探索其调控机制。同时，也有实验室建立了MALAT1基因敲除小鼠模型，发现MALAT1还可作为顺式作用元件，参与邻近基因的顺式调节[4]，但其在肿瘤中的生物功能是如何实现的，其作用途径、作用靶点、调节机制及与其他基因如何关联等方面尚不十分明确。为探索MALAT1的调控机制，寻找肿瘤治疗的新靶点，仍需对MALAT1在肿瘤发展中的机制进行深入研究，为以后研发新的肿瘤治疗药提供科学依据。

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