miR-331-3p在恶性肿瘤中的研究进展

李 静 综述 张云艳 审校

miRNA是一种由19～23个核苷酸组成的单链非编码小RNA分子，在真核生物中广泛存在，有着高度遗传稳定性。通过miRNA的“种子序列”与靶基因的3′端非翻译区域(3′UTR)结合[1]，使得靶mRNA降解或者抑制相关蛋白质的合成，从而调控相关靶基因的表达。据报道miRNA参与细胞增殖、分化以及凋亡的调控，并且在人类肿瘤的发生发展方面起着重要作用[2-3]。初始miRNA转录产物经核糖核酸酶的剪接，从而发展为成熟miRNA[4]，后者通过与靶基因miRNA的3′UTR结合达到抑制其翻译的目的，因此miRNA可以通过调控靶向基因参与肿瘤细胞的增殖、凋亡和侵袭转移。已有研究结果表明，某些miRNA在恶性肿瘤中的表达具有特异性，并且在肿瘤中发挥调控作用[5-6]。miR-331-3p作为家族中的一员，位于染色体基因组12q22，其通过靶向调控目标基因，对恶性肿瘤的发生发展起重要作用。miR-331-3p在前列腺癌中的作用早期已有研究，近期已逐渐被研究人员重视[7]。

1 miR-331-3p与恶性肿瘤的研究

经研究发现miR-331-3p是癌症相关的miRNA之一。通过血清饥饿诱导人类成纤维细胞进入平静期，miR-331-3p的表达显著升高[8]，表明它可能参与控制细胞生长和细胞周期。因此起初可能被视为肿瘤抑制因子。近年来，miR-331-3p在恶性肿瘤中的作用日益受到关注，在胃癌[9-10]、前列腺癌[11]及胶质母细胞瘤[12]中，miR-331-3p的表达明显下调。在结直肠癌细胞中，miR-331-3p的过表达抑制细胞生长，促进细胞凋亡并通过抑制人表皮生长因子受体2(HER2)表达激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(Caspase-3)。在胃癌中，miR-331-3p作为细胞增殖的关键调节因子，通过直接抑制E2F1基因表达导致细胞周期停滞。因此，miR-331-3p可以被认为是肿瘤抑制基因。另一方面，miR-331-3p通过直接靶向PH结构域和富含亮氨酸的重复蛋白磷酸酶，进而促进细胞增殖和转移，miR-331-3p在肝细胞中起致癌的作用[13]。miR-331-3p是否起到肿瘤抑制或促进作用取决于肿瘤类型。研究表明miR-331-3p在不同癌症中表现出了肿瘤抑制或促进的作用，但是目前仍需深入研究，了解miR-331-3p更多的致病机制，这对肿瘤的治疗及癌症预防有重要作用，以下就miR-331-3p在不同恶性肿瘤中的表达特异性做相关阐述。

2.1 miR-331-3p与宫颈癌

宫颈癌是妇科最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率居我国女性恶性肿瘤第二位[14]。越来越多的研究表明，miRNA可通过调控靶基因，参与各种信号通路，进而影响宫颈癌的发生发展[4]。已有结果显示，miR-331-3p可抑制宫颈癌细胞增殖，诱导细胞凋亡[15]。宫颈癌的主要致病原因为人乳头瘤病毒(HPV)持续感染，该病毒作用可打断正常的宫颈鳞状上皮的分化，且致病过程进展缓慢[16-17]。鳞状上皮的基底细胞被HPV感染并进行整合；病毒基因组产物E6和E7介导基底细胞上皮分化[6]。目前研究表明E6、E7能够高表达HPV相关癌基因蛋白，具有致癌作用[18-20]。研究发现，E6、E7沉默显著降低体内恶性肿瘤细胞的生长[21]。在当前的研究中，神经纤毛蛋白(NRP2)的低表达抑制了E6，E7的表达。且NRP2 3′非翻译区的萤光素酶报告基因测定揭示了miR-331-3p对NRP2的直接调控。在过表达miR-331-3p或抑制NRP2的人软骨肉瘤细胞(HCS-2)中使用定量逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)的基因表达分析揭示了E6，E7的下调。此外，miR-331-3p过表达在蛋白水平上抑制NRP2表达。Fujii等[15]的研究结果表明，miR-331-3p在调节宫颈癌细胞增殖中具有重要作用，并且miR-331-3p可能通过抑制NRP2表达促进角质形成细胞分化。研究结果表明miR-331-3p的过表达抑制HCS-2和HeLa细胞中的细胞增殖并诱导G2/M期停滞和凋亡。可知miR-331-3p和NRP2有助于抗癌作用。miR-331-3p可通过调节HPV相关癌基因蛋白的翻译，从而影响宫颈癌的发展。综上所述miR-331-3p可以抑制宫颈癌细胞的生长，改善预后，并调节相关癌基因表达。然而目前miR-331-3p与宫颈癌的相关研究较少，仍需进一步验证miR-331-3p与宫颈癌发生发展及复发转移的关系及意义。

2.2 miR-331-3p与前列腺癌(PCa)

PCa居男性恶性肿瘤第二位[14]。研究发现miR-331-3p能够抑制PCa的进展，表现出抑癌效应[22]，对公开可用的PCa基因表达数据集的分析显示miR-331-3p表达与Gleason评分、肿瘤分期、淋巴结转移和前列腺特异抗原(PSA)水平呈负相关，并且在肿瘤组织中miR-331-3p的表达相对于正常前列腺组织中显著下调。miR-331-3p的过表达降低PCa细胞生长、迁移和集落形成，以及小鼠的异种移植瘤起始、增殖和存活。已有研究表明miR-331-3p在前列腺癌细胞中呈现低表达。首先，实验组分析了一组PCa细胞系(LNCaP，C4-2B，DU145，PC3和22RV1)与正常前列腺上皮细胞系(RWPE-1)相比较的脱氧羟脯氨酸羟化酶(DOHH)mRNA表达，发现DOHH mRNA显著上调于所有的PCa细胞系，且有研究证实DOHH mRNA 3′-UTR含有182-nt元件，其中有7个位点是miR-331-3p特异性的直接靶标，二者特异性结合显著降低DOHH mRNA的翻译。RT-PCR研究表明，与正常前列腺上皮细胞相比，PCa细胞系中DOHH mRNA表达增加，而miR-331-3p表达降低。通过miR-331-3p转染的DU145细胞的研究，发现降低了DOHH mRNA和蛋白质表达从而降低了细胞增殖。eIF5A作为真核翻译起始因子，对真核细胞生长起关键作用，DOHH可催化eIF5A的激活进而促进细胞生长，研究结果显示miR-331-3p通过调控DOHH表达和eIF5A活性在控制前列腺癌细胞生长中发挥了新的作用[24]。综上所述，miR-331-3p通过降低DOHH表达，进而抑制eIF5A激活达到减少前列腺癌细胞增殖的目的。其次，微阵列分析确定了前列腺癌细胞中miR-331-3p的七个新靶点，磷脂酶蛋白γ1(PLCγ1)和Ras样蛋白A抗体(RALA)的3′非翻译区被确认为miR-331-3p的靶标，突变分析证实RALA是直接靶标。在体外研究中miR-331-3p或RALA siRNA转染PCa细胞后，RALA的表达降低，细胞的增殖、迁移和集落形成能力也降低。RALA表达与Gleason分级在两个独立研究中以及在PCa组织微阵列中呈正相关，即miR-331-3p可直接抑制RALA通路，减少PCa细胞增殖及集落形成；使用siRALA和Aurora激酶抑制剂(AKi-II)的协同处理降低了PCa细胞的集落形成，而AKi-II与miR-331-3p的组合导致体外PCa细胞增殖的显著降低和体内PCa异种移植瘤的生长。已知Ras样蛋白质是小GTP酶家族，其作为调节细胞增殖、存活、生长、迁移、分化和细胞骨架活性途径的分子开关，对细胞生长起重要作用，因此，miR-331-3p直接靶向RALA途径，并且AKi-II的加入对肿瘤生长抑制具有协同作用，提示在PCa中作为组合疗法的潜在作用[24]。因此miR-331-3p对于前列腺癌的治疗及疾病评估发挥着重要作用。

2.3 miR-331-3p与肝癌

肝细胞癌(HCC)是主要的癌症死亡原因之一，已有研究表明在大部分高危肝癌发病地区，慢性乙型病毒性肝炎与肝硬化和至少80%的肝癌发病关系密切[25]。miR-331-3p高表达促进肝癌细胞增殖和转移[26]。最新研究显示，在不同表达HBV的HCC细胞系中miR-331-3p的表达升高。乙型肝炎病毒(HBV)特别是HBx通过增强其启动子活性来促进miR-331-3p表达。使用miRNA靶点预测数据库miRBase，我们鉴定生长抑制蛋白5(ING5)是miR-331-3p的新靶基因。miR-331-3p通过直接靶向其3′非翻译区(3′-UTR)可以抑制ING5的表达。通过促进miR-331-3p表达，证实HBV在mRNA和蛋白质水平都抑制ING5。我们的结果表明miR-331-3p表达通过抑制ING5促进SMMC7721细胞的增殖。ING5过表达促进HCC细胞系中的细胞凋亡。我们还发现在HBV感染的HCC患者的肿瘤组织中ING5表达比在癌旁组织中的表达要低。据报道在胃癌[28]、口腔鳞状细胞癌[29]等疾病中，ING5是一个肿瘤抑制基因，抑制细胞生长并且诱导细胞凋亡。综上所述，miR-331-3p被HBV上调，并通过抑制ING5表达促进HCC细胞的增殖。这些数据为了解HBV相关HCC发病机制提供了新的见解[27]。由此结论可知，miR-331-3p在肝癌分子治疗中起重要作用。

2.4 miR-331-3p与胃癌

胃癌是癌症死亡的最常见的消化道恶性肿瘤，在大多数患者中，胃癌病情发展过程中伴随着恶性增殖，即大量的恶性细胞入侵和淋巴转移，死亡率高[30]。研究表明，超表达miR-331-3p可抑制胃癌细胞生长[31]。HOTAIR作为长链非编码RNA的一种，为肿瘤生物学领域的新型分子，最初因其参与原发性乳腺肿瘤和乳腺癌转移而备受关注，其中HOTAIR的升高促进了癌细胞发展[32]，并且其上调与肿瘤大小、晚期病理分期和广泛转移相关，也与胃癌患者总生存期较短相关。HOTAIR过表达促进胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭，而HOTAIR消耗会抑制细胞侵袭和细胞活力，并诱导体内和体外的生长停滞。HOTAIR作为竞争性内源性RNA(ceRNA)，其存在11个肿瘤抑制性miRNAs结合位点。经研究发现HOTAIR有效地成为miR-331-3p的受体，从而调节人表皮生长因子受体2(HER2)的去阻遏，并强化额外水平的转录后调控。最后，HOTAIR/HER2阳性表达与晚期胃癌显著相关。由此miR-331-3p靶向调控HOTAIR，二者结合可降低人表皮生长因子受体2(HER2)蛋白的表达，进而降低胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭[31]。综上所述，基因疗法可作为一种新的肿瘤治疗方法，目前仍需继续深入研究miR-331-3p与胃癌间的相互作用机制，这将对临床治疗起到重要作用。

2.5 miR-331-3p与胶质母细胞瘤(GBM)

与正常大脑组织细胞相比，在多形性GBM细胞中miR-331-3p的表达显著降低[12]。Epis等人[12]用合成的miR-331-3p模拟物和阴性对照miRNA模拟物(miR-NC)在体外瞬时转染细胞U-251MG和U-373MG，并随时间测量细胞活力作为细胞增殖的量度，实验数据表明，miR-331-3p模拟物转染的细胞U-251MG增殖明显减少；我们用含有全长神经纤毛蛋白(NRP2)3′-UTR的萤光素酶报告基因构建体共转染细胞U-251MG和U-373MG，观察到相对于miR-NC转染的U-373MG而言，用miR-331-3p转染U-251MG细胞通过Western印迹实验法检测到内源性NRP-2蛋白的表达明显降低，表示该NRP2 3′-UTR包含用于结合miR-331-3p的活性靶位点。由此可知miR-331-3p是通过抑制靶基因NRP2的表达降低GBM细胞增殖的。使用转染研究验证了在GBM细胞系中NRP2 mRNA作为miR-331-3p的靶标，并显示NRP2表达受miR-331-3p调控[12]。在体外利用抑制NRP2表达的RNA干扰(RNAi)方法降低了GBM细胞系的生长和克隆形成，进一步支持NRP2在高级别GBM中的促进作用。Fakhari等[33]研究表明NRP2作为血管内皮生长因子的受体，主要在静脉血管及淋巴管上皮表达，可能参与肿瘤的淋巴管再生及转移，在中枢神经系统肿瘤中呈现高表达，如神经母细胞瘤。综上所述，过表达miR-331-3p通过减少NRP2的表达从而抑制GBM细胞增殖和生长的。因此，miR-331-3p有望成为GBM治疗的新靶点。

3 小结及展望

miR-331-3p作为miRNA家族中的一员，被认为是肿瘤相关因子，Wang等[34]通过对永生化淋巴母细胞的研究表明，miR-331-3p与细胞周期相关。De Martino等[35]通过对缺失高迁移率族蛋白A1(HMGA1)的鼠胚胎成纤维细胞的研究发现，miR-331-3p呈现低表达，即miR-331-3p参与了HMGA1调控的生物途径并发挥相应的功能，表明其在多个肿瘤及生理过程中发挥重要作用，现已成为癌症研究的热点。近期相关研究表明miR-331-3p的异常表达与多种肿瘤的发生密切相关，其可能作为一种新型的分子靶点在肿瘤的发生发展中发挥类似癌基因和抑癌基因的作用，但是目前相关研究成果及产出较少，因此我们需要进一步深入研究miR-331-3p在癌症中治疗的应用及其他未涉及的癌症中的表达及功能机制，这对肿瘤的治疗及干预具有重大临床意义。

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