miR-181家族基因SNPs及CNV在系统性红斑狼疮疾病的研究进展①

何永玲

(桂林医学院附属医院检验科，广西 桂林 541001)

系统性红斑狼疮(Systematic lupus erythematosus, SLE)是一类病因不明的慢性自身免疫性疾病，主要以抗自身抗体的产生并引起机体多个器官的免疫损伤为特点。疾病活动的进展、并发感染和心血管疾病是引起SLE患者死亡的主要原因，而按性别和年龄进行标准化后，SLE患者的标准化死亡率是普通人群的2.6倍[1]。近20多年来，流行病学的调查资料显示SLE发病率和死亡率在欧洲地区的丹麦、法国和英国虽有下降的趋势，但在中/美洲和亚洲某些国家包括我国一些地区却呈现上升的趋势[2-5]。因此，开展SLE的病因学研究，深入了解SLE的发生发展，对SLE早期有效防治具有极其重要的意义。笔者就miR-181基因簇在系统性红斑狼疮疾病中的研究进展做一系统综述。

1 miRNA和miRNA基因簇

1993年，Lee等[6]通过对秀丽隐杆线虫(caenorhabditis elegans, C.elegans) 的lin-4基因研究发现了首个miRNA分子。lin-4基因表达的终产物不是蛋白质，而是生成长约22个核苷酸序列的小RNA分子，该分子可以和C.elegans的异时基因lin-14基因mRNA的3’UTR结合，导致lin-14蛋白合成减少。2000年，科学家通过对C.elegans的研究发现了第二miRNA，即let-7。Let-7可转录最终生成长度为21个核苷酸的RNA，该RNA可通过碱基互补配对与线虫的lin-14，lin-28，lin-41，lin-42和daf-12等异时基因的3’UTR结合，从而调控这些基因的表达[7]。此后，新的miRNA分子在不同物种中陆续地被科学家们发现。目前被发现的miRNA已达数千种，而人体中被发现的约含3479种。miRNA的发现为开启基因转录后调控领域奠定了坚实的基础。

miRNA的形成是经过转录、加工、成熟的过程，并伴有多种酶的参与[8]。首先，miRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用转录生成长度约1 kb，且含有2个环状结构的初级产物pri-miRNA[9-10]。在辅助因子DGCR8(diGeorge syndrome critical region gene 8, DGCR8)的帮助下，pri-miRNA被Drosha识别并剪切掉其茎环状结构，生成长度约70个核苷酸的前体pre-miRNA，茎环状结构之外的部分大多在细胞核内被降解[11]。随后，转运蛋白Exportin 5通过与pre-miRNA环状结构的识别和结合，从而使细胞核内的pre-miRNA转运到细胞质[12]。RNaseⅢ酶Dicer对细胞质中的pre-miRNA进行切割最终生成长约22个核苷酸的双链RNA[13-14]。Argonaute蛋白与该双链RNA解旋后的其中一条单链RNA相结合形成基因沉默复合物RISC(RNA-induced silencing complex, RISC)，又称为miRNPs，该复合物可以与靶基因mRNA的3’UTR区发生特异性结合，从而导致靶mRNA发生降解或翻译抑制[15]。

miRNA基因多数位于蛋白编码基因的内含子区，也可位于长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)的内含子区内，有部分miRNA基因与lncRNA基因的外显子区重叠，有些甚至同时来自基因的内含子和外显子[16]。miRNA基因存在的形式可以为单拷贝或者成簇聚集的基因簇，可通过一个共同的启动子转录生成多顺反子，再经过加工生成多个独立的成熟miRNA分子。基因簇的各个成员在功能上具有叠加效应的特点，对某些生物活动起到相互协调的作用，以确保生命活动的有序进行[17]。目前已有大量的miRNA基因簇被发现，而miR-17-92基因簇是目前被研究得最多的基因簇。

2 miR-181基因簇及其旁系同源基因簇

microRNA(miRNA)是近年来人类又一重大发现的单链非编码小RNA分子，长约19-25 个核酸，进化上高度保守，约占人类基因组的1%。miRNA可特异性识别并以碱基互补配对的方式与靶基因的mRNA 3’非翻译(3’untranslational region，3’ UTR)结合，引起mRNA的降解或翻译抑制，从而对转录后水平的靶基因mRNA表达进行调控。研究证实miRNA参与了细胞的增殖、分化、发育和代谢等多种生物学行为，是目前国内外研究的热点之一[18]。人类miR-181家族成员位于3条独立的染色体上，miR-181a/b-1位于1号染色体上；miR-181a/b-2位于9号染色体上；miR-181c/d则位于19号染色体上。miR-181家族成员包括了miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d，其中miR-181a有miR-181a-1和miR-181a-2两个亚型编码，miR-181b有型编码。人类miR-181家族成员包括了 miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d，其中miR-181a有miR-181a-1和miR-181a-2两个亚型编码，miR-181b有miR-181b-1和miR-181b-2两个亚型编码，miR-181家族成员位于3条独立的染色体上，miR-181a/b-1位于1号染色体上；miR-181a/b-2位于9号染色体上；miR-181c/d则位于19号染色体上。

3 miR-181基因家族与系统性红斑狼疮

很多前瞻性文献已报道了miR-181家族成员可能与心血管疾病、多种肿瘤、病毒感染及自身免疫性疾病等的发生、发展密切相关[19-22]。但截止目前，关于miR-181家族成员(miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d)与系统红斑狼疮相关的研究甚少。国外研究学者Lashine等[23]采用实时荧光定量PCR，在儿童系统性红斑狼疮患者的外周血中发现miR-181a的表达显著下调，而PCAF基因的表达明显上调，他们推测miR-181a可能通过调控靶蛋白PCAF来影响Hdm2泛素化及P53释放从而诱导细胞凋亡，更为重要的是miR-181a的表达水平与系统性红斑狼疮的活动性指数相关。该结论表明miR-181a可能与系统性红斑狼疮发生发展密切相关。最近Li等[24]研究采用了qRT-PCR检测miR-181a在系统性红斑狼疮中的表达情况，结果表明，系统性红斑狼疮患者miR-181a的血清水平显著高于正常健康组，miR-181a的表达水平与系统性红斑狼疮活动程度及无进展生存期密切相关，提出miR-181a可能对系统性红斑狼疮的诊断和评估具有重要作用。然而，该研究者中系统性红斑狼疮患者miR-181a的表达水平与前者的研究结果相反，miR-181a在系统性红斑狼疮患者中的表达水平到底如何，尚存争议。最近，国内学者陈明坤等[25]也采用了qRT-PCR法检测系统性红斑狼疮患者血清中miR-181a的表达水平，并分析其与临床特征的关系。研究发现系统性红斑狼疮患者中miR-181a的相对表达量显著增高，其表达水平与血沉、C反应蛋白和系统性红斑狼疮的活动评分呈正相关，提示血清miR-181a可能有助于评估系统性红斑狼疮的病情。然而，以上学者都集中在系统性红斑狼疮患者中miR-181a表达情况及其临床意义的研究。在系统性红斑狼疮中动物模型及细胞体外培养中的研究，目前国内外尚未见文献报道。miR-181家族的其他基因在系统性红斑狼疮中的表达如何、miR-181家族基因突变与系统性红斑狼疮发生是否相关未见文献报道。故此，迫切需要明确miR-181家族基因与系统性红斑狼疮中的关系，它在系统性红斑狼疮发生中的表达调控的分子机制。

单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)主要是指在基因组水平上由于单个核苷酸变异所引起的 DNA 序列多态性，是人类可遗传变异中最常见的一种，是个体或者群体之间遗传差异最主要的表现形式。SNPs 在人类基因组中广泛存在，占人类基因序列变异大多数的SNPs 的筛选及其检测正成为研究者们广泛关注的焦点。因此，研究SNP有助于解释不同群体和个体对疾病，特别是对复杂疾病的易感性，以及对各种药物的耐受性和对环境因子反应的表型差异。人类基因计划组扫描发现，miR-181家族(miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d)基因存在多种功能性多态性位点，由于基因多态性存在种族、民族和地域间差异，在不同的种族、民族和地域之间，很多疾病的发病率存在着明显的不同，虽然环境、生活习惯等因素在疾病的发生过程中起着一定的作用，但不同民族在遗传背景上的差异是导致疾病易感性不同的一个重要因素。

拷贝数变异(copy number variant，CNV)是指广泛存在于人类基因组中的，从1 kb至3 Mb范围内的DNA片段插入、缺失、重复及其互相组合衍生出的复杂染色体结构变异，可通过破坏基因的调节区域或者编码蛋白的活性部分而影响基因的表达，从而引起疾病或疾病表型的多样性。CNV和SNPs一起成为人类表型变异的两个重要来源，是近年来研究的重点和热点。一些基因CNVs在系统性红斑狼疮发生发展中可能起着重要的作用。但截止目前，关于miR-181家族基因CNVs与系统性红斑狼疮的相关性研究目前国内外尚未见报道。miR-181家族基因CNVs在系统性红斑狼疮发生发展中是否起作用，目前尚不清楚，有必要深入研究其在系统性红斑狼疮发病中的作用。联合使用具有互补性的SNPs和CNV两个遗传学标记，探索miR-181家族基因遗传变异与系统性红斑狼疮发生发展的相关关系，有助于揭示缺系统性红斑狼疮 miR-181家族基因异常表达的分子机理，并鉴定出新的易感基因，找到系统性红斑狼疮诊治新的靶点。

miR-181家族基因簇是一个具有丰富生物学功能的基因簇，可调控数十种靶基因蛋白的表达，是人体多个器官、系统发育的必须分子。虽然目前关于miR-181家族基因簇与系统性红斑狼疮疾病的相关性研究还处在起步阶段，但其在系统性红斑狼疮疾病诊断和治疗方面展现出的潜在价值是毋庸置疑的。相信随着研究的不断深入展开，miR-181基因簇将会有广阔的应用前景。