miRNAs与RAS-MAPK信号通路在肿瘤发生发展中的研究进展

丁 苗，涂 萍

(1.江西中医药大学2014级研究生，南昌 330004； 2.南昌市第三医院内分泌代谢科，南昌 330009)

miRNAs与RAS-MAPK信号通路在肿瘤发生发展中的研究进展

丁 苗1，涂 萍2

(1.江西中医药大学2014级研究生，南昌 330004； 2.南昌市第三医院内分泌代谢科，南昌 330009)

miRNAs参与广泛的生理和病理过程,如个体发育，细胞增殖、凋亡、周期、迁移、侵袭等，其在物种进化中相当保守。许多miRNAs被认为在肿瘤中存在差异表达。高度保守的单体小分子三磷酸鸟苷酶-丝裂原活化蛋白激酶(RAS-MAPK)信号途径涉及广泛的细胞过程，包括细胞的分化、增殖和存活。miRNAs调控RAS-MAPK在肿瘤发生发展中起着重要作用，但具体机制未被完全阐明。miRNAs可考虑作为潜在的遗传诊断、预后或作为药物靶点治疗的标志物。

RAS-MAPK信号通路； miRNAs； 肿瘤

1 RAS-MAPK信号通路与肿瘤

1.1 RAS-MAPK信号通路概述

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)是一组能被不同的细胞外刺激，如细胞因子、神经递质、激素、细胞应激及细胞黏附等激活的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶。MAPK通路的基本组成是一种从酵母到人类都保守的三级激酶模式，包括MAPK激酶激酶(MAP kinase kinase kinase，MKKK)、MAPK激酶(MAP kinase kinase，MKK)和MAPK，这三种激酶能依次被激活，共同调节着细胞的生长、分化，对环境的应激适应、炎症反应等多种重要的细胞生理病理过程[1]。RAS-RAF-MEK1/2-ERK1/2 MAPK途径是其最经典最重要的信号转导途径之一，其活化过程也是根据 MAPK 三级激酶模式进行的。首先，单体小分子三磷酸鸟苷酶(RAS)与三磷酸鸟苷(GTP)结合，转化为激活型RAS，再与丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶(RAF)结合并使之磷酸化,活化了的RAF再激活丝裂原活化蛋白激酶(MEK)，MEK经磷酸化最后激活胞外信号调节激酶(ERK)，活化丝裂原活化蛋白激酶的ERK入核,启动相应转录子的转录。细胞外刺激信号借此途径传至细胞内,引起一系列细胞反应,从而调控细胞的增殖、分化、凋亡和转移等功能。

1.2 RAS-MAPK信号通路与肿瘤

RAS-MAPK信号通路(也称为RAS-RAF-MEK-ERK通路)在细胞的分裂、存活、迁移以及肿瘤侵袭能力等方面有重要的调节作用,主要参与各种生长因子、细胞因子、丝裂原以及激素受体活化后的信号转导,参与多种肿瘤细胞的生存和增殖。这一途径的异常激活常见于人类肿瘤中。30%的肿瘤类型存在RAS基因突变，突变在上游调节器和下游效应器也很常见[2]。例如，大鼠肉瘤病毒癌基因同源物(KRAS)被证实在超过90%的胰腺导管腺癌(PDAC)中存在体细胞突变[3]。鼠类肉瘤滤过性毒菌致癌同源体B1(BRAF)和成神经细胞瘤鼠肉瘤癌基因(NRAS)在83%的黑色素瘤中有突变出现[4]。67%的早期前体T细胞急性淋巴细胞白血病存在RAS-MAPK信号通路中NRAS、KRAS、BRAF、神经纤维瘤Ⅰ型基因(NF1)和蛋白酪氨酸磷酸酶非受体型11(PTPN11)基因的突变[5]。55%的结肠癌和直肠癌有KRAS、NRAS或BRAF的突变[6]。KRAS、表皮生长因子受体(EGFR)、NF1和BRAF在肺腺癌中突变率分别为27%、17%、11%和3%[7]。

2 miRNAs与肿瘤

miRNAs是分子量在18～24核苷酸高度保守的非蛋白质编码RNA,具有在翻译水平调控基因表达的功能。它在物种进化中相当保守，参与广泛的生理和病理过程,如个体发育，细胞增殖、凋亡、周期、迁移、侵袭，免疫逃避和耐药性等。许多miRNAs被认为在肿瘤中存在差异表达：上调可作为原癌基因，下调作为肿瘤抑制基因[8-9]。

根据对肺癌患者miRNAs的研究发现，miR-29b[10]、let-7[11]、miR-145[12]、miR-128b[13]等在肺癌中的表达下调，而miR-21表达上调且通过抑制抑癌因子人第10号染色体缺失的磷酸酶(PTEN)起作用。miRNAs的这些功能主要是通过其对靶基因的作用来体现，其调控因子包括表皮生长因子受体(EGFR)、KRAS、细胞周期因子(CCND1)，细胞凋亡因子(BCL2)等。亦有研究[14]表明miR-21在胃癌中是上调的，可促进胃癌细胞的增殖，抑制胃癌细胞的凋亡，通过负调节肿瘤抑癌基因人程序性细胞死亡因子4(PDCD4)的翻译作用来促进胃癌的发生发展。miR-21还通过作用于抑癌基因原肌球蛋白1(TPM1)促使胃癌向别处发生浸润和转移[15]。miR-106a在胃癌中表达上调，并且可作为诊断胃癌的潜在生物标志物，其表达水平与胃癌的发生发展、恶性程度、肿瘤的远处转移及预后等有关[16]。Chen 等[17]发现miR-421在鼻咽癌(NPC)中表达上调，并且通过下调下游的叉头样转录因子04(FOX04)的表达水平可提高NPC细胞增殖活性，并抑制癌细胞的凋亡，它还与人类多种恶性肿瘤的发生发展相关，如胃癌、胰腺癌、肝癌及胆道癌等。因此miR-421有望作为新的治疗肿瘤的潜在靶点。

3 miRNAs调控RAS-MAPK信号通路在肿瘤中的作用机制

据统计，15%～20%的肺腺癌存在EGFR突变，表皮生长因子受体靶向酪氨酸激酶抑制剂的相关研制为治疗肺腺癌提供了一个新的途径[18]。有些miRNAs被认为是EGFR直接监管机构，在各种肿瘤类型中可作为肿瘤的抑制基因。Weiss等[19]发现在非小细胞肺癌(NSCLC)中miR-128b能通过靶向作用于EGFR抑制相关信号通路，从而抑制肿瘤的转移和浸润，故miR-128b在NSCLC中起到抑癌基因的作用。miR-128b的缺失将相当于失去肿瘤抑制基因，将会促进EGFR的表达，进而导致肿瘤的发生。

当一些肿瘤细胞生长因子(或其受体)的表达或功能出现异常时,生长因子与细胞表面受体结合后，细胞内生长因子受体结合蛋白2(Grb2)可以激活RAS-MAPK通路。与胃正常组织相比胃癌组织中的miR-433下调，并且靶向作用于Grb2[20]。MiR-378也被证实靶向作用于Grb2。miR-378在心肌细胞中过度表达，且可通过抑制RAS-MAPK信号通路来抑制心肌细胞增殖[21]。除了作用于Grb2，miR-378还直接靶向作用于RAS-MAPK信号通路的3个成员：丝裂原活化蛋白激酶1(MAPK1，别名ERK2)、胰岛素样生长因子1受体(IGF1R)和激酶RAS抑制因子1(KSR1)[22]。miR-378在不同类型的肿瘤中表达下调，如前列腺癌[23]和胃癌[24]。MiR-433和miR-378在肿瘤中表达下调，说明它们是通过提高Grb2的活性使RAS-MAPK信号通路的活性被异常激活，从而导致肿瘤的发生。

牛晓兵等[25]研究表明，miR-143可通过调节KRAS、p-ERK1/2和细胞周期蛋白D1(CyclinD1)的表达抑制RAS-MAPK信号通路激活，从而抑制前列腺癌细胞的增殖和迁徙。miR-124在胶质母细胞瘤(GBM)干细胞与肿瘤中的表达下调。miR-124由mir-124-1，2和3组成，它们从3个不同的染色体位点转录，但有相同的种子序列也可能有相同的靶点。miR-124在GBM中靶向NRAS基因，但miR-124也被证明靶向另一个RAS-MAPK信号通路效应器SOS1[26]。miR-143也证明直接靶向NRAS，可能在神经胶质瘤中起着肿瘤抑制作用[27]。

4 miRNAs与RAS-MAPK信号通路在治疗肿瘤中的应用

miRNAs与肿瘤之间的联系为肿瘤的治疗提供了一种新方案，改变miRNAs的结构，如敲减或敲除癌基因的相关miRNAs，以抑制其过度表达所致的肿瘤生长；对因miRNAs表达不足所致的肿瘤，可通过将相关miRNAs基因敲入至癌细胞达到抑癌作用。抑制miRNAs的活动可使用microrna抑制剂和寡聚物,包括RNAs、DNA、DNA类似物(microrna的反义疗法)、小分子抑制剂、microrna海绵或microrna屏障[28]。明确miRNAs所监管的致癌基因对选择靶向制剂、开发新型疗法,或者发展疾病的早期生物标志物等方面有深远的意义。

RAS-MAPK作为肿瘤中常见的通路之一，与miRNAs之间的联系提示miRNAs可通过调节RAS-MAPK信号通路为肿瘤的治疗提供新靶点。Jiang 等[29]研究发现，曲古抑菌素A(TSA)可能具有广谱抗癌作用，且TSA与miR-19a、miR-19b、miR-23b的关联关系在肿瘤中出现的频率最高，通过对这3个miRNAs共同的靶基因进行通路分析发现，它们显著富集在MAPK和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路中，这提示TSA可能通过调控这两个信号通路发挥抗癌作用。

5 结语

RAS-MAPK信号通路在肿瘤的发生、发展以及转移过程都起着至关重要的作用，其信号传导途径非常精确和复杂,不同的刺激活化会传递不同的讯息,发生不同的生物学效应。miRNAs可作为致癌基因也可作为抑癌基因。临床上，miRNAs可能作为诊断和评估预后的生物标志物，且血浆中循环的miRNAs可用于早期发现肿瘤。研究miRNAs在RAS-MAPK信号传导通路中的作用，将有助于进一步了解肿瘤的发生、发展机制，为肿瘤的治疗提供科学、准确的思路以及更加有效的方案，为寻找新的抗肿瘤药物的靶点提供依据。随着对各种信号通路的深入研究，人类肿瘤的发病机制也逐渐被阐明，相信这些研究都将为肿瘤的治疗带来新的契机。

[1] Hagemann C,Blank J L.The ups and downs of MEK kinase interactions[J].Cell Signal,2001，13(12):863-875.

[2] Biankin A V,Waddell N,Kassahn K S,et al.Pancreatic cancer genomes reveal aberrations in axon guidance pathway gen-es[J].Nature,2012,491(7424):399-405.

[3] Hodis E,Watson I R,Kryukov G V,et al.A landscape of driver mutations in melanoma[J].Cell,2012,150(2):251-263.

[4] Zhang Jinghui,Ding Li,Holmfeldt L,et al.The genetic basis of early T-cell precursor acute lymphoblastic leukaemia[J].Nature,2012,481(7380):157-163.

[5] Cancer Genome Atlas Network.Comprehensive molecular characterization of human colon and rectal cancer[J].Nature,2012,487(7407):330-337.

[6] Imielinski M,Berger A H,Hammerman P S,et al.Mapping the hallmarks of lung adenocarcinoma with massively parallel sequencing[J].Cell,2012,150(6):1107-1120.

[7] Paik P K,Arcila M E,Fara M,et al.Clinical characteristics of patients with lung adenocarcinomas harboring BRAF mutations[J].J Clin Oncol,2011,29(15):2046-2051.

[8] Bueno M J,Malumbres M.MicroRNAs and the cell cycle[J].Biochim Biophys Acta,2011,1812(5):592-601.

[9] Di Leva G,Garofalo M,Croce C M.MicroRNAs in cancer[J].Annu Rev Pathol,2014,9:287-314.

[10] Fabbri M,Garzon R,Cimmino A,et al.MicroRNA-29 family reverts aberrant methylation in lung cancer by targeting DNA methyltransferases 3A and 3B[J].Proc Natl Acad Sci USA,2007,104(40):15805-15810.

[11] Chin L J,Ratner E,Leng Shuguang,et al.A SNP in a let-7 microRNA complementary site in the KRAS 3’ untranslated region increases non-small cell lung cancer risk[J].Cancer Res,2008,68(20):8535-8540.

[12] Cho W C,Chow A S,Au J S.miR-145 inhibits cell proliferation of human lung adenocarcinoma by targeting EGFR and NUDT1[J].RNA Biol,2011,8(1):125-131.

[13] Weiss G J,Bemis L T,Nakajima E,et al.EGFR regulation by microRNA in lung cancer:correlation with clinical response and survival to gefitinib and EGFR expression in cell lines[J].Ann Oncol,2008,19(6):1053-1059.

[14] Lu Z,Liu M,Stribinskis V,et al.MicroRNA-21 promotes cell transformation by targeting the programmed cell death 4 ge-ne[J].Oncogene,2008,27(31):4373-4379.

[15] Zhu Shuomin,Wu Hailong,Wu Fangting,et al.MicroRNA-21 targets tumor suppressor genes in invasion and metastasis[J].Cell Res,2008,18(3):350-359.

[16] Xiao Bingxiu,Guo Junming,Miao Ying,et al.Detection of miR-106a in gastric carcinoma and its clinical significance[J].Clin Chim Acta,2009,400(1/2):97-102.

[17] Chen Liang,Tang Yanping,Wang Jian,et al.miR-421 induces cell proliferation and apoptosis resistance in human nasopharyngeal carcinoma via downregulation of FOXO4[J].Biochem Biophys Res Commun,2013,435(4):745-750.

[18] 王荣,石冬琴,谢华,等.非小细胞肺癌中EGFR基因突变及靶向药物治疗研究进展[J].中国药理学通报，2013，29(1):22-26.

[19] Weiss G J,Bemis L T,Nakajima E,et al.EGFR regulation by microRNA in lung cancer:correlation with clinical response and survival to gefitinib and EGFR expression in cell lines[J].Ann Oncol,2008,19(6):1053-1059.

[20] Luo H,Zhang H,Zhang Z,et al.Down-regulated miR-9 and miR-433 in human gastric carcinoma[J].J Exp Clin Cancer Res CR,2009,28(1):82.

[21] Nagalingam R S,Sundaresan N R,Gupta M P,et al.A cardiac-enriched microRNA,miR-378,blocks cardiac hypertrophy by targeting Ras signaling[J].J Biol Chem,2013,288(16):11216-11232.

[22] Ganesan J,Ramanujam D,Sassi Y,et al.MiR-378 controls cardiac hypertrophy by combined repression of mitogen-activated protein kinase pathway factors[J].Circulation,2013,127(21):2097-2106.

[23] Avgeris M,Stravodimos K,Scorilas A.Loss of miR-378 in prostate cancer,a common regulator of KLK2 and KLK4,correlates with aggressive disease phenotype and predicts the short-term relapse of the patients[J].Biol Chem,2014,395(9):1095-1104.

[24] Wang J L,Hu Y,Kong X,et al.Candidate microRNA biomarkers in human gastric cancer:a systematic review and validation study[J].PloS One,2013,8(9):e73683.

[25] 牛晓兵,许斌，张翔翔，等.miRNA-143通过抑制KRAS降低前列腺癌细胞的增殖[J/CD].中华临床医师杂志:电子版，2014，8(21)：3761-3764.

[26] Lv Z,Yang L.MiR-124 inhibits the growth of glioblastoma through the downregulation of SOS1[J].Mol Med Rep，2013，8(2)：345-349.

[27] Wang Lin,Shi Zhumei,Jiang Chengfei,et al.MiR-143 acts as a tumor suppressor by targeting NRAS and enhances temozolomide-induced apoptosis in glioma[J].Oncotarget,2014,5(14):5416-5427.

[28] 程娜,王凯慧,孙树汉.microRNA在人类癌症治疗中的应用前景[J].分子诊断与治疗杂志,2010,2(6):413-416.

[29] Jiang W,Chen X,Liao M,et al.Identification of links between small molecules and miRNAs in human cancers based on transcriptional responses[J].Sci Rep,2012,2(2):282.

(责任编辑：罗芳)

Research Progress in miRNAs and RAS-MAPK Signaling Pathway in Occurrence and Development of Tumors

DING Miao1,TU Ping2

(1.2014GradeofGraduateofJiangxiUniversityofTraditionalChineseMedicine，Nanchang330004,China; 2.DepartmentofEndocrinologyofNanchangThirdHospital,Nanchang330009,China)

MicroRNAs (miRNAs) are involved in a wide range of physiological and pathological processes, such as individual development, cell proliferation, apoptosis, cycle, migration and invasion. Many miRNAs are thought to be differentially expressed in tumors. The highly conserved RAS-mitogen activated protein kinase (MAPK) signaling pathway is involved in a wide range of cellular processes, including differentiation, proliferation and survival. The miRNAs play an important role in the occurrence and development of tumors by targeting the RAS-MAPK. However, the specific mechanisms leading to miRNAs deregulation and functional consequences have not been fully elucidated. The miRNAs can be considered as potential markers for genetic diagnosis, prognosis or targeting treatment.

RAS-MAPK signaling pathway; miRNAs; tumors

2016-06-17

国家自然科学基金(81260133)；上海市糖尿病重点实验室开放课题资助项目(SHKLD-KF-1302)

丁苗(1990—)，女，硕士研究生，主要从事内分泌学的研究。

涂萍，主任医师，E-mail:tuping8877@126.com。

R730.2

A

1009-8194(2016)10-0093-03

10.13764/j.cnki.lcsy.2016.10.036