长链非编码RNA在皮肤病的研究进展

李雅琴 纪超 程波

长链非编码RNA在皮肤病的研究进展

李雅琴 纪超 程波

长链非编码RNA是一组内源性、长度超过200个核苷酸、缺少特异完整的开放阅读框、无或很少有蛋白编码功能的RNA分子，能在表观遗传学、转录和转录后水平等多个层面调控基因表达，广泛参与机体生理和病理过程。近年研究发现，长链非编码RNA在多种皮肤病的发生发展过程中发挥作用，如黑素瘤、非黑素瘤皮肤癌、银屑病等，对长链非编码RNA的研究将为这些疾病的预测、诊断和治疗以及预后评估提供有价值的信息。

皮肤疾病；银屑病；基因表达调控；生物学过程；长链非编码RNA

长链非编码RNA（LncRNA）约占非编码RNA的80%，与其相关的研究正在不断兴起。虽然对LncRNA功能和作用机制的研究尚处于起步阶段，但已有不少证据表明，LncRNA与皮肤病有密切联系。

1 LncRNA的基本结构

LncRNA是一组内源性、长度超过200个核苷酸、缺少特异完整的开放阅读框、无或很少有蛋白编码功能的RNA分子。LncRNA占非编码RNA的80%左右，在结构上类似于mRNA，部分LncRNA具有5′帽子和poly尾巴，大多数已经发现的LncRNA由RNA聚合酶Ⅱ转录，经可变剪接形成，并通常被多聚腺苷酸化，由于缺乏或只有很少的开放阅读框而不能编码蛋白质，因而被认为是基因转录过程中的“噪音”［1］，对其功能及机制也知之甚少。根据LncRNA在基因组中与蛋白质编码基因的相对位置，共分为5类，分别是：①同义LncRNA；②反义LncRNA；③双向LncRNA；④内含子LncRNA；⑤基因间 LncRNA［2］。

2 LncRNA的调控机制

LncRNA主要从表观遗传水平、转录水平和转录后水平等3个层次对基因表达进行调控，参与了许多重要疾病的调控。

2.1 表观遗传水平的调控：表观遗传是指DNA序列没有发生变化，但基因表达发生了可遗传的改变。表观遗传包括有DNA甲基化，基因组印记、RNA编辑、基因沉默、核仁显性和休眠转座子激活等。在表观遗传调控中，LncRNA可通过直接与染色质结合并与其相互作用，沉默或激活部分基因，也可以通过组蛋白修饰来沉默基因，还能通过募集染色质修饰抑制因子来参与等位基因的特异性沉默［2］。

2.2 转录水平的调控：无论真核生物还是原核生物，转录水平的调节都是基因表达调控最重要的环节。尽管在真核生物中，基因转录具有严格的时间和空间特异性，LncRNA可通过多种方式在转录水平对基因进行调控，包括可调节转录因子的结合与装配，竞争蛋白质编码基因的转录因子，与DNA形成三链复合物，调节RNA聚合酶Ⅱ的活性和转录干扰等［3］。

作者单位：350000 福州，福建医科大学附属第一医院皮肤科

2.3 转录后水平的调控：基因转录后水平的调控通常是指基因转录起始后对转录产物进行的一系列加工和修饰的过程，主要包括mRNA前体的加工和剪接，mRNA通过核孔并在细胞质内定位，RNA编辑，mRNA的稳定性等多个重要环节。LncRNA在转录后水平的调控主要是通过与靶基因序列的互补配对来实现。LncRNA可以与mRNA形成RNA二聚体，掩蔽mRNA的主要顺式作用元件，以此来调控转录后水平的剪切、拼接、翻译等过程［3］。

3 LncRNA的生物学作用

LncRNA在编码蛋白基因的上游启动子区转录，干扰邻近蛋白编码基因的表达（如酵母SER3基因）；LncRNA可以抑制RNA聚合酶Ⅱ，或介导染色质重构和组蛋白修饰，从而影响基因表达。LncRNA与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，干扰mRNA的剪切，进而产生不同的剪切形式；与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，在Dicer酶作用下产生内源性的siRNA，调控基因的表达水平。LncRNA结合在特定蛋白质上调节相应蛋白的活性，作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复合体，结合在特定蛋白上，从而改变该蛋白的胞质定位，也可作为小分子 RNA（如 miRNA）的前体分子［4］。

4 LncRNA与皮肤病

在某些皮肤病中可存在多种LncRNA表达异常，同一种LncRNA亦可能存在于不同皮肤病中，这些LncRNA在不同皮肤疾病中的表达水平和作用机制不尽相同，并具有不同的临床意义。

4.1 LncRNA与黑素瘤：黑素瘤又称恶性黑素瘤，简称恶黑，是来源于黑素细胞、恶性程度较高的恶性肿瘤；多发生于皮肤、亦可见于皮肤-黏膜交界处、眼脉络膜和软脑膜等处。在皮肤病中，LncRNA与黑素瘤关系的研究最多，其中一些LncRNA有望成为黑素瘤诊断的特异性指标或治疗靶点。现在已有研究证实，LncRNA在促黑素瘤形成的过程中起到了重要的作用，主要包括SPRY4-IT1、BANCR（BRAF-activated non-coding RNA）和HOTAIR（Hox transcript antisense RNA）［5］。

SPRY4-IT1是基因SPRY4的内含子，其二级结构包含多个长发夹结构。Khaitan等［6］应用RNA-FISH（RNA-fluorescent in situ hybridization）检测黑素瘤细胞中SPRY4-IT1的表达水平，结果与黑素细胞比较，发现黑素瘤细胞质中SPRY4-IT1表达明显增加；通过RNA干扰敲除SPRY4-IT1后，发现黑素瘤细胞生长受到明显抑制，并可诱导黑素瘤细胞凋亡。Li等［7］用定量PCR检测发现恶性黑素瘤中BANCR表达上升，敲除BANCR后黑素瘤细胞增殖抑制；进一步研究发现，BANCR参与肿瘤转移相关的MAPK信号通路，可对多种细胞信号分子进行调控，提示BANCR与黑素瘤的发生和转移密切相关。另外，Flockhart等［8］用RNA测序检测黑素瘤细胞与正常表皮的黑素细胞中BANCR的分化表达，发现BANCR在黑素瘤细胞中过度表达。Tang等［9］在研究与肿瘤转移相关的LncRNA的作用时发现，与原发黑素瘤相比，HOTAIR在已发生淋巴结转移的黑素瘤中高度表达，进一步通过RNA干扰敲除HOTAIR后发现HOTAIR的敲除会减弱黑素瘤细胞A375的迁移和侵袭，提示HOTAIR可作为黑素瘤转移的标志物。Tian等［10］用反转录PCR和体外细胞迁移实验证明，UCA1和Malat-1在黑素瘤转移组织中高度表达，敲除UCA1和Malat-1后黑素瘤的迁移能力明显减弱，提示UCA1和Malat-1在调控黑素瘤转移中具有普遍意义，可作为黑素瘤预后不良的生物学标记。

4.2 LncRNA与非黑素瘤皮肤癌：主要包括基底细胞癌和鳞状细胞癌，表皮的生成或分化发生失调可导致多种非黑素瘤皮肤癌。研究发现，TINCR（terminal differentiation-induced non-coding RNA）突变会导致多种皮肤病［11-12］。Kretz等［13］通过 RNA-荧光原位杂交技术对皮肤角质形成细胞测序分析，发现TINCR主要聚集在角质形成细胞分化层中，提示TINCR可促进角质形成细胞诱导分化。有研究发现，TINCR在鳞状细胞癌组织中表达下降，与鳞状细胞癌分化过程下调是一致的，提示TINCR的高表达与肿瘤高风险分级和转移显著相关，敲除其表达可抑制皮肤肿瘤细胞的侵袭性，提示TINCR有望成为皮肤鳞状细胞癌的生物学标记和治疗靶点［12］。有研究发现，在皮肤角质形成细胞中，LncRNA与防御皮肤中光致癌的维生素D信号通路有关，可诱导致癌基因显著表达和抑癌基因表达下降，提示LncRNA可减弱紫外线诱导非黑素瘤皮肤癌的形成，有望成为非黑素瘤皮肤癌药物治疗的靶点［14］。

4.3 LncRNA与银屑病：尽管LncRNA已被证明与多种疾病相关，其在自身免疫性疾病的研究却不多。SonkoLy 等［15］用 反 转 录 PCR 检测 PRINS（psoriasis susceptibility-related RNA gene induced by stress）表达，结果与正常未感染表皮相比，银屑病中的PRINS表达明显增加。进一步研究发现，PRINS的作用机制可能为通过抑制角质形成细胞中的G1P3蛋白，从而发挥抗凋亡作用，提示表皮中的PRINS表达在银屑病的诱导形成中发挥了重要作用［16］。有研究通过RNA测序分析对比发现，银屑病中存在多种LncRNA，主要定位在分化表达复合体上，与免疫功能相关的基因共表达，通过体外试验发现多种LncRNA的表观遗传谱以及表达具有组织特异性，并可被细胞因子调控，研究提示多种LncRNA参与银屑病的免疫病因学机制，并为将来进一步研究LncRNA在自身免疫疾病中的作用提供了证据［17］。

4.4 LncRNA与蕈样肉芽肿和Sézary综合征：MF和Sézary综合征是皮肤T细胞淋巴瘤中最常见的类型，蕈样肉芽肿是起源于记忆性辅助性T细胞的低度恶性皮肤T细胞淋巴瘤，而Sézary综合征被认为是皮肤T细胞淋巴瘤的白血病阶段，侵袭性较强［18］。Lee 等［19］对 Sézary 综合征和蕈样肉芽肿的恶性Sézary细胞和非恶性CD4+T细胞进行RNA测序分析，得出一组与Sézary细胞相关的LncRNA，并进一步对IIB/III期的蕈样肉芽肿患者进行高通量测序分析，发现蕈样肉芽肿中的LncRNA的差异表达与Sézary综合征几乎相同，提示Sézary综合征和蕈样肉芽肿之间存在转录相似性，这一发现为研究lncRNA在蕈样肉芽肿和Sézary综合征中的发生机制提供了线索。

5 结语

近几年来对非编码RNA特别是长链非编码RNA的研究成为热点，尤其是在一些肿瘤的研究中，LncRNA发挥的作用日益突出［20］。随着越来越多的LncRNA被发现以及相关基因调控机制的提出，LncRNA其他多种疾病的研究将逐渐展开。尽管目前关于皮肤病中的LncRNA报道较少，对LncRNA的研究将为多种皮肤疾病的预测、诊断和治疗以及预后评估提供有价值的信息。

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Long noncoding RNAs in skin diseases

Li Yaqin,Ji Chao,Cheng Bo.Department of Dermatology,First Affiliated Hospital of Fujian Medical University,Fuzhou 350000,China

Long noncoding RNAs （LncRNAs）,a group of endogenous RNA molecules longer than 200 nucleotides in length,lack complete and specific open reading frames and have little or no protein-coding capability.They can regulate gene expressions at epigenetic,transcriptional and post-transcriptional levels,and are extensively involved in physiological and pathological processes in the body.Recent researches have indicated that LncRNAs play important roles in occurrence and development of many skin diseases,such as melanoma,non-melanoma skin cancers,psoriasis,and so on.Studies on LncRNAs may provide valuable information for prediction,diagnosis,treatment and assessment of prognosis of these diseases.

Skin diseases;Psoriasis;Gene expression regulation;Biological processes;LncRNA

Ji Chao,Email:surpassing_ji@aliyun.com

2015-04-27）

中华医学会-欧莱雅中国人健康皮肤/毛发研究项目（S2016131431）

Fund program:CMA-L′OREAL China Skin/Hair Grant（S2016131431）

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2016.02.012

纪超，Email:surpassing_ji@aliyun.com