长链非编码RNA调控脂肪形成的研究进展

林金丹 闫爽

哈尔滨医科大学附属第四医院内分泌代谢科 150001

根据2014年WHO的数据显示，自1980年以来肥胖发生率逐年升高，世界范围内的肥胖人数增加了1倍以上[1]。因此，人们愈发关注与肥胖相关的病理发生机制，脂肪形成则是导致肥胖发生的机制之一。近年来，关于长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)影响脂肪形成的机制研究逐渐成为热点[1-3]。科学家们积极探索并揭示了lncRNA在脂肪形成中的相关作用机制，旨在为肥胖的诊治提供新策略。

1 LncRNA概述

1.1 LncRNA的定义、分类、特征及功能 LncRNA是非编码RNA的一种，长度一般超过200个核苷酸[3]。人们起初认为它是RNA聚合酶Ⅱ转录的不具备生物学功能的副产物，属于转录“噪声”[2]。然而最新研究发现，某些lncRNA具备编码小分子多肽的能力[3]。因此，lncRNA的确切定义有待商榷。根据其相对于邻近编码蛋白基因的位置，大致分为以下5种类型:同义、反义、双向、内含子和基因间lncRNA。在结构上，lncRNA具有异质性，带或不带有多聚A尾；在表达方式上，具有明显的细胞、组织和时间特异性；在含量上，因所在细胞类型各异而不同[1,3]。此外，lncRNA比mRNA短，其外显子少而长，初级序列保守性较差，表达水平相对较低。但在特定的组织或细胞系中，lncRNA则优先表达于mRNA[1,5]。它能够结合蛋白质、DNA和RNA，通过基因组靶向和反义干扰等作用机制，在多种生物学过程中起着传递信号、发挥向导、诱饵和支架等功能[1,3]。

1.2 LncRNA的作用机制

1.2.1 调控表观遗传修饰水平 LncRNA主要通过组蛋白修饰、染色质修饰、DNA甲基化等方式调控表观遗传修饰和基因表达。例如，它参与修饰组蛋白形成特异性复合物来沉默靶基因；修饰染色质结构并募集修饰复合物到指定位点，从而调控靶基因[5-7]。

1.2.2 调控转录水平 在转录水平上，lncRNA将转录调控因子募集到邻近靶基因启动子区域，通过形成特定结构继而干扰了相关转录因子作用，从而调控靶基因的表达；它通过结合特异蛋白到达特定位置来干扰转录、改变转录因子的亚细胞定位以及竞争性结合转录因子的作用底物等方式来抑制靶基因的转录[2,6,8]。

1.2.3 调控转录后水平 在转录后水平上，lncRNA参与mRNA的选择性剪接、甲基化、结构稳定及衰变的过程；特异性结合目标mRNA形成双链聚合体，随之调控主要顺式作用元件，从而调控基因的表达；竞争性拮抗mRNA来结合微小RNA(miRNA)相关位点，从而上调相应miRNA；参与调节蛋白质的稳定性[2,6,9]。

1.2.4 其他特异方式 LncRNA在相关通路中充当信号分子，发挥关键调节作用[3]。在核糖核蛋白复合体定位至染色体特定部位的过程中发挥分子向导的作用[2]。其可充当“分子海绵”即竞争性内源RNA(ceRNA)，通过竞争性结合miRNA，从而抑制目标mRNA的转录[6]。还可充当分子支架，不仅将染色质重塑复合物和转录因子从其作用位点分离，还可将两个蛋白质绑定在一起；亦可充当分子诱饵，靶向诱导染色重塑复合物到基因组特定区域[9]。

2 调控白色脂肪形成的lncRNA

2.1 正向促进白色脂肪形成的lncRNA SRA在前脂肪细胞成熟分化过程中高度表达，是脂肪形成过程中第一个具有功能特征的lncRNA。其过表达通过刺激胰岛素/胰岛素样生长因子-1(IGF-1)信号、干扰细胞周期、增强过氧化物酶增殖物活化受体γ(PPARγ)转录活性等多种途径，显著提高诸多重要脂肪调控因子和脂肪细胞特异性基因的表达水平，最终促进脂肪前体细胞分化成熟为白色脂肪细胞[10]。在脂肪前体细胞成脂分化过程中，抑制lnc-RAP-n(1-10)可使脂肪细胞标志物的表达和脂质沉积明显减少[11]。其中，lnc-RAP-1通过结合脂肪发生所必需的异质核蛋白U，介导相关成脂因子的表达，从而调控脂肪形成[12]。SlincRAD在脂肪发生早期的甲基化调控中发挥作用，通过与S期的DNA甲基转移酶1(DNMT1)相互作用，参与脂肪细胞分化的表观遗传学调控，是促进脂肪形成的因素之一[13]。Firmin等[14]研究发现，Paral1在成脂分化过程中表达升高，通过与RNA结合基序蛋白14(RBM14)协同激活并增强PPARγ的转录活性，同时PPARγ又正向反馈调控Paral1的表达及其与RBM14结合的水平，该反馈环路机制有助于脂肪形成。

HOXA-AS3是人骨髓间充质干细胞(BMSCs)成脂分化所必需的条件之一。它不仅在该过程中高表达，而且增强了成脂标志物的表达水平，从而促进成脂分化[15]。另外，HOTAIR通过以上类似机制也发挥了促进脂肪形成的作用[3]。Pang等[16]研究结果表明，PU.1 AS通过靶向结合PU.1 mRNA，形成mRNA/ASlncRNA双链聚合体来结合阻止PU.1 mRNA的翻译，并可上调过PPARγ和CCAAT增强子结合蛋白α(C/EBPα)，从而促进白色脂肪形成。

NEAT1在前脂肪细胞成熟分化过程中表达上调，其表达的激活是脂肪形成过程所必需的，属于成脂分化的正向调控因子[17]。ADINR通过特异性结合Pax转录激活结构域相互作用蛋1(PA1)，募集形成组蛋白甲基化转移酶复合物，从而激活C/EBPα转录与表达，正向调控脂肪形成[18]。HOXA11-AS1起着促进脂肪形成的作用，当其被敲除时，人脂肪源性干细胞的成脂分化过程彻底被阻碍[19]。此外，lnc-leptin是白色前体脂肪细胞成脂分化的必要条件之一，AC092159.2亦发挥促进成脂分化作用[3，20]。MIR31HG是正向调控脂肪形成因子之一，其高表达可促进相关成脂基因的转录，从而促进脂肪形成；而其耗竭则降低脂肪标志物的表达水平，进而抑制脂肪来源间充质干细胞(ADSCs)的成脂分化[21]。Gm15290通过充当miRNA-27b的ceRNA来激活PPARγ，从而促进脂肪生成。同时，功能获得和功能丧失分析结果也证实了它参与正向调控脂肪形成[3]。

2.2 负向调控白色脂肪形成的lncRNA ADNCR是脂肪形成的负性调控因子之一，当其过表达时，减少成脂标志物的表达从而阻断了脂肪形成[22]。其可增强miRNA-204特异靶点沉默信息调节因子1(SIRT1)的表达，后者通过特异结合核受体辅阻遏子(NCoR)来降低PPARγ的活性及脂肪基因的表达，最后抑制脂肪细胞分化。另一个负性调控因子为Adiponectin AS，是从人第3号染色体上的脂联素基因(ADIPOQ)反向链上转录而来的，属于反义lncRNA。它在脂肪分化过程中表达增加且对该过程具有负向调节作用，该作用机制为其从细胞核向胞质转运过程中，通过形成RNA双链聚合体，从而抑制自身mRNA的翻译，致使高脂诱导的肥胖小鼠体重、脂肪组织含量及细胞大小和肝脏甘油三酯减少，同时上调产热基因表达从而促进产热及脂质氧化，起到阻碍成脂分化的作用[23]。

最新研究还发现，H19和U90926均是脂肪形成的负性调节因子，在前细胞成脂分化过程中表达下调，而当其过表达时则抑制脂肪形成[3，24]。另外，MEG3和TCONS_00041960均参与调控间充质干细胞向脂肪细胞成熟分化或者转向分化成骨的过程。前者在ADSCs成脂分化过程中表达下调，但在成骨分化过程中表达上调，而当其被敲除时显著促进ADSCs的脂肪分化[25]。而后者过表达时阻断BMSCs脂肪生成标志物的表达却增强了成骨基因的表达，介导促进成骨基因Runt相关转录因子2(Runx2)和抗成脂基因糖皮质激素诱导亮氨酸拉链(GILZ)的表达，最终促进成骨分化并抑制脂肪形成。综上可知，两者皆在脂肪形成过程中发挥负性调控作用[26]。

2.3 调控棕色脂肪形成的lncRNA BATE1是棕色脂肪细胞组织特异性lncRNA之一，当其被抑制时，棕色脂肪组织标志物、线粒体标志物和白色脂肪基因的表达降低。它以反式作用方式靶向结合异质性核糖核蛋白U(hnRNPU)，形成棕色脂肪生成所需的复合物，最终正向调控脂肪形成[3,5,12]。另外，BATE10亦是棕色脂肪细胞分化和白色脂肪棕色变所必需的[27]。Li等[28]研究表明，Blnc1参与调控棕色和米色脂肪的形成，不仅促进棕色脂肪分化关键基因的表达，而且增强热发生相关基因的表达，刺激燃料氧化，促进产热。

Uc.417是棕色脂肪形成的负性调节因子[29]。它虽然在棕色脂肪细胞分化过程中表达上调，但其过表达显著抑制棕色脂肪生成基因的表达，阻碍脂肪细胞的成脂分化。GM13133是成脂分化的负性调控因子之一，同时可能通过cAMP信号通路，介导白色脂肪棕色变。当其过表达时，减少脂质蓄积，致使白色前脂肪细胞的成脂分化受抑制，而不影响该细胞增殖[30]。另有研究发现，AK079912在体内外均可诱导白色脂肪棕色化，并在棕色前脂肪细胞分化的过程中高表达。其过表达时显著增强棕色脂肪相关基因的表达，促进棕色前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞[31]。

3 潜在调控脂肪形成的lncRNA

2019年的一项研究表明，IMFNCR通过竞争性抑制miRNA-128-3p和miRNA-27b-3p，调节PPARγ的表达，促进肌内脂肪细胞的成脂分化[32]。敲除CAAlnc1可促进脂肪形成相关转录因子的表达，其机制主要为通过阻断脂肪前体细胞的终末分化阶段，最终抑制脂肪形成[33]。此外，Gm15051、Tmem189、Cebpd、ecCEBPA、AK142386、AK133540、CRNDE和NR027710等均在脂肪形成过程中发挥潜在重要调控作用，但具体作用机制有待研究[3，7]。

4 LncRNA与肥胖等代谢性疾病的关系

LncRNA的功能异常可能引起多种疾病，如癌症、肥胖和非酒精性脂肪性肝病。采用基因组测序及轨迹追踪技术发现，代谢性疾病与之相关。且与非肥胖人群相比，lncRNA在肥胖人群中含量明显异常。它不仅与腰围、腰臀比、空腹胰岛素和体重指数相关，还参与炎性反应、脂肪代谢、肝脂肪变性及纤维化。此外，它可能被成功合成为特异小分子靶向药物，在实际中已应用为某些癌症的临床测试[1-3]。以上可知，它可作为一种肥胖及相关代谢性疾病相关的新型生物标志物或治疗靶点，具有潜在且巨大的临床价值。

5 小结与展望

LncRNA是参与多种细胞生物学活动的调控非编码长链RNA之一。已有研究明确表明，它在脂肪形成过程中发挥重要的调控作用，其应用于诊断和治疗的研究已取得初步成果，其相关作用机制的研究为肥胖治疗提供了新思路[1,3]。然而，人们对于lncRNA调控脂肪形成方面的认知只是冰山一角。应进一步检测和探究与肥胖发病机制的分子网络调控途径密切相关的lncRNA，破译具体调控机制，为肥胖治疗寻找新的潜在靶点。