长链非编码RNA在肝细胞癌中的研究进展①

农雯雄，周 宇，袁晟光

(桂林医学院附属医院肝胆胰外科实验室，广西 桂林 541001)

肝细胞癌(肝癌)是一种发病率高、复发转移率高、生存周期较短的恶性肿瘤，但是其致癌的分子机制仍不明确。近几年lncRNA在肝癌中的应用已经受到了国内外学者广泛关注，它是继微小RNA(miRNA)后同属非编码RNA的另一项研究热点，它的出现对于肝癌的诊断、治疗，以及进一步深入探索肝癌发生发展中的分子机制具有重要的临床意义。笔者从lncRNA结构及功能出发综述了近年来lncRNA在肝细胞癌(肝癌)中作用的研究进展。

1 lncRNA的定义

随着ENCODE(encyclopedia of DNA elements)项目的展开，发现与编码基因最终通过形成效应蛋白起作用的方式不同，人类基因组中超过90%的DNA均能被转录为RNA，仅有不到2%的基因转录产物被翻译为蛋白质，其余98%的DNA转录产物为编码能力极低或无编码能力的非编码RNA (non-coding RNA, ncRNA)[1]。其中将长度200～100 000 nt的RNA分子通常称为长链非编码RNA，可是如果仅用长度的共同特征来对lncRNA进行分类，就会显得过于单一，所以，可根据基因组位置、序列、形态、结构和功能特征将lncRNAs分为不同的组。从基因组位置的水平,可分为基因间lncRNA和内含子lncRNA。从基因组的序列水平，可分为正义型lncRNA和反义型lncRNA。根据它是否与已知的DNA相关联，可以被分为增强子相关的lncRNA、启动子相关的lncRNA、上游反义RNA和端粒重复RNA。根据蛋白编码基因是否相关，可分为天然反义RNA和环状内含子基因等[2]。随着对lncRNA进一步研究，新的分类更倾向于根据lncRNA的功能和结构信息来分类。

2 lncRNA的结构

lncRNA的二级结构及三级结构很复杂，研究发现，repa是1个1.6 kb的鼠lncRNA，研究者确定了一种完整的、经过形态学验证的repa的二级结构图，并通过DMS的化学探测，生成了一种三维模型的repa功能域，证明了在lncRNA分子中存在三级体系结构，并发生在特定的功能模块中。这项工作为探索其他lncRNA的体系结构特性提供了一个框架[3]。

3 lncRNA的功能

3.1 生物学功能

lncRNA可通过“向导”“诱饵”“支架”或“信号”等多种方式参与基因转录、转录后修饰、翻译以及表观遗传调控，从而影响多种细胞生物学行为，lncRNA的表达或功能异常与包括肝癌在内的多种疾病的发生及进展密切相关[4]。在肝激酶B1-腺苷一磷酸激活的蛋白激酶(LKB1-AMPK)途径和DNA甲基化的控制下, MITA1促进上皮-间质转化，Slug(snail家族锌指2)转录的增加[5]。HCCL5在TGF-β1诱导的经典上皮-间质转化(EMT)模型中上调，并且该lncRNA反过来通过上调转录因子Snail，Slug，ZEB1和Twist1的表达来加速EMT表型[6]。间充质干细胞能通过lncRNA-MUF结合膜联蛋白A2(ANXA2)并激活Wnt /β-catenin信号和EMT。乙型肝炎病毒X蛋白相关的长非编码RNA下调乙型肝炎病毒X蛋白的表达通过靶向中间丝蛋白波形蛋白抑制肝癌转移。总之，lncRNA可以与同源的DNA、RNA序列结合还可以折叠成较为复杂的二级结构与多种蛋白质结合。

3.2 作为分子海绵ceRNA参与对肝癌的调节作用

近年来的研究表明，lncRNA可作为竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA，ceRNA)参与肝癌的增殖、转移、侵袭、EMT等过程。ceRNA假说认为，特异性RNA可以通过螯合作用降低microRNA (miRNA)活性，从而上调miRNA靶基因的表达。最新的研究表明癌基因AGAP2-AS1、DANCR、MALAT1、AF119895、n335586分别可以竞争性结合miR-16-5p、miR-27a-3p、miR-146b-5p、miR-6508-3p 、miR-924作用于靶基因ANXA11、ROCK1 / LIMK1 / COFILIN1、TRAF6、NXF3、CKMT1A从而促进细胞增殖、迁移、侵袭、EMT进展和抑制肝癌细胞的凋亡[7-11]，抑癌基因EPB41L4A-AS2、PVT 1、GAS5、MIR31HG分别可以竞争性结合miR-301a-5p、miR-365、miR-182、miR-575 作用于靶基因FOXL1、ATG3、ANGPTL1、ST7L从而抑制肿瘤生长和肝外转移[12-15]，这些 lncRNA都可以作为“分子海绵”的机制形式在肝癌中发挥作用。

3.3 lncRNA调节信号通路对肝癌的影响

肝癌发病机制十分复杂，其发生发展及转移复发与多种细胞信号传导通路有关。近年研究表明，肝癌的发生发展与多条通路异常有关，涉及的信号通路包括Ras/Raf/Erk信号通路、PI3K/Akt/mTOR信号通路、Wnt/β-catenin信号通路、Notch信号通路、Hedgehog信号通路、JAK/STAT信号通路、Hippo信号通路。此外lncAKHE还可以增强NOTCH2信号的激活[16]，lncUBE2CP3 能激活ERK / HIF-1α/ p70S6K，LncRNA00364抑制STAT3的磷酸化等等。这些被lncRNA调节的信号通路都与肝癌的发生发展存在着直接或者间接的关系。

3.4 lncRNA参与肝癌表观遗传调节

表观遗传的改变如DNA甲基化、组蛋白修饰和基因印记等是包括肝癌在内的许多人类疾病的发病因素。研究发现,lncRNA PCAT-14通过诱导mir-372启动子甲基化调节肝癌细胞的增殖和侵袭。肝癌组蛋白甲基化状态的评估仅限于与肝癌临床病理特征相关的研究，使用半定量蛋白质检测方法，例如免疫组织化学或Western印迹证明高水平的三甲基化组蛋白H3赖氨酸4(H3K4me3)与肝癌的总生存率降低和预后不良有关[17]。另一项研究表明，高水平的H3K27me3预测预后较差，并且与侵袭性肿瘤特征密切相关，包括血管侵犯、肿瘤大小、肿瘤多样性和分化差[18]。

3.5 lncRNA反馈环路在肝癌中的体现

Lan等[19]发现SNHG10和SCARNA13协同参与肝癌的进展，SNHG10作为miR-150-5p的海绵，与RPL4 mRNA相互作用，增加c-Myb的表达和活性。反过来，c-Myb的上调和活化通过调节SNHG10启动子活性，增强SNHG10和SCARNA13的表达，形成正反馈环，持续刺激SCARNA13的表达。SCARNA13通过调控SOX9介导SNHG10驱动的肝癌细胞增殖、侵袭和迁移，促进细胞周期和上皮间质转化(EMT)。

LINC01287可通过充当ceRNA而负调节miR-298表达。miR-298直接靶向STAT3并抑制其表达。LINC01287通过miR-298 / STAT3轴在肝癌中发挥其功能。有趣的是，STAT3通过c-jun提高了LINC01287的表达，c-jun与LINC01287启动子结合。在LINC01287和miR-298 / STAT3轴之间也发现了反馈回路[20]。HULC促进脂肪生成的能力，从而刺激体外和体内细胞内甘油三酯和胆固醇的积累，产生胆固醇的ACSL1过表达足以增强肝癌细胞的增殖。

3.6 lncRNA与肿瘤微环境

肿瘤的发生和转移与肿瘤细胞所处的内外环境有着密切关系，HOTAIR可以通过诱导多泡体转运至质膜促进外泌体的释放[21]。MALAT1通过SRSF1的上调和mTORC1-4EBP1轴的激活来介导增强的TCF7L2翻译从而上调糖酵解基因的表达和下调的糖异生酶。MALAT1表达调节TCF7L2 mRNA与众多核糖体的关联，MALAT1通过葡萄糖代谢调节其致癌活性[22]。LINC01554促进泛素介导的PKM2降解并抑制Akt/mTOR信号通路以消除肝癌细胞中的有氧糖酵解。同时，LINC01554敲除可有效逆转LINC01554的肿瘤抑制作用[23]。lncRNA-NEAT1通过脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)调节ATGL表达并破坏肝癌细胞中的脂解作用。ATGL及其产物二酰基甘油(DAG)和游离脂肪酸(FFA)被证明是NEAT1介导的肝癌细胞生长的原因。MVIH可通过抑制磷酸甘油酸激酶1(PGK1)的分泌来激活肿瘤诱导的血管生成来促进肿瘤生长和肝内转移，HULC通过激活酰基辅酶A合成酶亚基ACSL1调节肝癌中脂质代谢[24]。

3.7 lncRNA与细胞周期调控

HCCL5促进细胞生长、GS转换、侵袭和转移，同时抑制肝癌细胞凋亡[6]。lnc-UCID可通过阻止DHX9与CDK6的相互作用并随后增强CDK6表达来促进G1/S转换从而加快肝癌的增殖[25]。lncRNA-HEIH在G0/G1停滞中起关键作用，并进一步证明lncRNA-HEIH与zeste同源物2(EZH2)的增强子相关，并且这种关联是细胞周期抑制所必需的。lncRNA-HEIH在HBV相关性肝癌患者中高表达,其研究发现HEIH能够阻滞细胞分化的G0/G1期,这种阻滞与果蝇Zeste基因增强子人类同源物(EZH2)有关。EZH2是PRC2的核心催化因子,能够使组蛋白甲基化而发挥对靶基因的转录抑制作用,促进肝癌发生发展。

lncRNA在肝癌的发生、进展、转移等过程中发挥着重要的作用。目前的研究发现，lncRNA通过多种途径对肝癌进行调节并参与肝癌的复发和转移,对肝癌的预后也有一定的预测作用。lncRNA的研究还处于萌芽阶段,lncRNA的结构多种多样、种类繁多,分子调控机制复杂,绝大多数种类功能尚未明确,更精细的分子机制也有待我们进一步挖掘,相信随着lncRNA参与肝脏疾病中研究的进一步深入，lncRNA对肝癌作用的研究将有着更为广阔的应用前景。