长链非编码RNA_HOTA...的调节作用及其机制研究进展_冉紫晶.pdf

山东医药2023 年第 63 卷第 3 期长链非编码 RNA HOTAIR 在肝癌细胞生物学行为中的调节作用及其机制研究进展冉紫晶，叶青，赵敏，张诗琬，梅小平川北医学院附属医院感染科，四川南充 637000摘要：反义转录长链非编码RNA-同源盒基因转录反义RNA（HOTAIR）是在肝癌细胞中第一个被发现的长链非编码RNA，其可通过调控表观遗传和染色质状态来调节其基因的表达水平，并影响肝癌细胞的生物学行为。其中，HOTAIR可通过与PRC2转录抑制复合物结合，使其相应靶基因甲基化，从而诱导和促进肝癌细胞的激活与增殖，或者通过竞争同种miRNA，参与靶基因的水平表达调节，来促进肝癌细胞的侵袭与转移。沉默HOTAIR可通过调控miR-217-5p活化磷酸化-磷脂酰肌醇3-激酶/磷酸化-苏氨酸蛋白激酶/基质金属蛋白酶-2/9信号通路及降低磷酸化信号转导和转录激活因子3的表达水平，促进肝癌细胞凋亡现象的发生。关键词：长链非编码 RNA；同源盒基因转录反义RNA；细胞增殖；细胞侵袭；细胞转移；细胞凋亡；肝癌细胞doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2023.03.027 中图分类号：R544.1 文献标志码：A 文章编号：1002-266X（2023）03-0112-03肝细胞癌是发病率与病死率均较高的消化系统肿瘤，具有治疗效果差及预后差的特征。目前肝细胞癌发生的确切分子机制仍有待探索1。长链非编码 RNA（LncRNA）为一类超过200 个核苷酸长度的非编码 RNA，多表达于细胞核内或胞质中，无转录为蛋白质的功能，其曾一度被认为是“无用序列”2。近年相关研究结果显示，LncRNA 与多种肿瘤及免疫疾病的发生发展关系密切，特别是在肝细胞癌等肿瘤的生物学表观表现及调控方面扮演着重要角色，其在肝细胞癌等肿瘤疾病中呈现出失衡性表达。相关研究3结果显示，LncRNAs HOTTIP、H19、HOTAIR、HOXA13、肺腺癌转移相关转录子 1 与肝细胞癌的发生关系密切。HOTAIR 主要通过染色体水平调节、基因标记、表观修饰、转录、核质转运、编辑及翻译等多模式发挥其生物学调节作用，并与肝细胞癌的发生、发展密切相关。HOTAIR 基因在肝细胞癌组织、癌旁组织、血液组织中出现失衡性表达，其能通过改变细胞染色质状态，从而调节靶基因水平表达，进而在肝癌细胞增 殖、侵 袭、转 移 与 凋 亡 等 方 面 发 挥 调 控 作用。LncRNA HOTAl 在肝癌细胞生物学行为中的调节作用及其机制成为近年研究热点，且取得不少研究成果，现综述如下。1 HOTAIR在肝癌细胞活化与增殖中的促进作用及其机制 叉头框转录因子C1是转录因子FOX超家族成员之一，其作为HOTAIR活化的恶性肿瘤驱动因子，通过与 HOTAIR 的上游靶位相结合，活化并促进HOTAIR水平高表达；肿瘤抑制因子miR-1在直接与HOTAIR序列中的靶位点结合后对HOTAIR水平表达发挥了负向调控作用；miR-1对HOTAIR的致癌活性发挥了抑制作用3。目前已有研究4发现，HOTAIR在与PRC2结合后以反式作用激活并使相应靶基因甲基化，从而抑制下游靶基因的转录作用。在众多PRC2转录抑制复合物中，SUZ12是一个不可或缺的亚基，HOTAIR水平高表达时可使 SUZ12 和 ZNF198 的有丝分裂polo样激酶1（Plk1）依赖性泛素化，从而导致Plk1介导的蛋白质降解能力明显提高，随着 SUZ12 和ZNF198的表达水平下降，HOTAIR与Plk1表达水平上调，组蛋白修饰改变，导致X/原癌基因（c-myc）在人类 HBV相关肝细胞癌中的 Plk1和 HOTAIR 水平过表达，从而促使正常肝细胞向肝癌细胞转化，诱导促进了HBV介导下的肝细胞癌的发生发展及肝癌细胞的活化，提示 HBV 复制可能通过诱导和促进HOTAIR和Plk1水平高表达，从而促进肝癌细胞的活化与增殖。有研究5结果显示，HOTAIR可通过与微小 RNA-148b（miR-148b）竞争性结合后使 miR-通信作者：梅小平（E-mail：）112山东医药2023 年第 63 卷第 3 期148b不能抑制DNMT的水平表达，导致DNMT1水平过表达，DNMT1可抑制长链非编码 RNA 母系表达基因3（lncRNA MEG3）、p3水平表达，从而促进肝癌细胞活化与增殖，同时HOTAIR也能促进PRC与MEG启动子相结合而抑制MEG3表达，从而诱导和促进肝癌细胞的激活与增殖6。卢亚男等研究发现，丙酮酸激酶M2可促进HOTAIR过表达，提高肝癌细胞中抑癌基因 P63 区域组蛋白的甲基化修饰能力，其通过抑制肝癌细胞中P63基因转录活性和水平表达，诱导和促进肝癌细胞恶性增殖与活化。2 HOTAIR在肝癌细胞侵袭与转移中的促进作用及其机制 RBM38为RBP中RNA识别基序（RRM）家族的成员之一，其基因表达于20q13号染色体上。有研究结果显示，肝细胞癌组织中RBM38的水平表达较其癌旁组织中RBM38水平低，提示低表达的RBM38也可诱导和促进肝癌细胞的侵袭与转移，其高表达的RBM38蛋白水平对肝癌细胞的侵袭与转移发挥了抑制作用。HOTAIR与RBM38的表达呈负相关，HOTAIR 能够抑制 RBM38 水平，提示 HOTAIR 和RBM38在肝细胞癌的发生发展中以不同的调节模式调控了肝癌细胞的转移和侵袭，从而影响肝细胞癌的发生发展。有研究7发现，HOTAIR作为内源RNA，通过竞争同种miRNA发挥作用，进而完成自身间的相互作用及参与靶基因的水平表达调节；ncRNA HOTAIR作为竞争性内源RNA物质，可通过“海绵效应”募集并结合miRNA来抑制其水平表达，进而促进肝细胞癌变的发生与发展。研究6发现，微小RNA-23b-3p（miR-23b-3p）为 HOTAIR 的靶标之一，在肝癌组织及肝细胞株中HOTAIR与miR-23b-3表达呈负相关，HOTAIR与miR-23b-3p通过海绵样结合以促进上皮间质转化（EMT），从而诱导和促进了肝癌细胞的增殖、侵袭和转移。EMT的激活作为肝细胞癌发生增殖、侵袭与转移的关键标志之一，其主要是通过上皮细胞失极性而向运动型间充质表型转化；在EMT活化时，可使肝癌细胞具有转移与侵袭能力，并对厌氧环境产生抵抗能力。EMT发生的重要特征包括分泌酶对于细胞外基质（ECM）的降解（如基质金属蛋白酶对ECM的降解）、Ecadherin蛋白水平表达下调、间充质标志物（N-cadherin，Vimentin）蛋白水平高表达、调控 EMT 的相关转录因子（Snail，Zeb，Twist）的水平变化等。已有研究发现，多数LncRNA可通过调节EMT相关的转录因子水平变化来影响EMT的发生过程和肝癌细胞侵袭、转移过程。张婧婧等8研究发现，HOTAIR、miR-214表达水平变化可对肝癌细胞HepG2的侵袭与转移能力发挥调节作用，同时miR-214也对HOTAIR和磷脂酰肌醇3激酶调节亚基3（PIK3R3）的转录活性产生调节作用，并认为 HOTAIR 可通过 miR-214 调控 PIK3R3 的水平表达，从而诱导和促进肝癌细胞侵袭和迁移能力的提高。有研究9-10结果显示，HOTAIR可通过双向结合，使其5 端结构域结合PRC2，3 端结构域与赖氨酸特异的去甲基化酶/REST/RE1沉默转录因子阻遏物复合体结合，使组蛋白甲基转移酶中高度保守SE结构域染色体H3组蛋白27位赖氨酸三甲基化及H3 组蛋白第 4 位赖氨酸去甲基化，定位至特定的HOX基因位点，沉默其表观遗传学，进而促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。研究11还发现，沉默HOTAIR还可靶向调控血管内皮生长因子/血管内皮生长因子受体信号通路而抑制肝细胞癌的增殖及侵袭力，这为肝细胞癌的临床治疗提供了潜在治疗的新靶点。3 HOTAIR 在肝癌细胞凋亡中的抑制作用及其机制 通过凋亡路径的程序化细胞死亡可阻止癌症发展，各种外部和内部因素的影响都可导致细胞凋亡程序的活化与终止。叶平等研究发现，当 HOTAIR 过表达时，LNSCs 细胞的增殖及迁移能力增强，凋亡减少。也有研究12发现，HOTAIR 可调控miR-217-5p活化磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶/磷酸化苏氨酸蛋白激酶/基质金属蛋白酶-2/9信号通路，促进肝癌细胞增殖、迁移和 EMT 转化的发生，抑制癌细胞凋亡。郑心子的研究发现在转染了sh-HOTAIR质粒的两种细胞中，促凋亡蛋白Bak水平表达显著升高，凋亡相关蛋白 B 细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）和髓样细胞白血病-1（MCL-1）水平表达降低，提示敲低HOTAIR可诱导肝癌细胞发生线粒体诱导的细胞凋亡。有研究13提示，HOTAIR能够通过调控 miR-125a-5p的表达水平，进而抑制肿瘤细胞凋亡。体外实验14结果显示，沉默HOTAIR水平表达可促进肝癌细胞凋亡，抑制其增殖。体内实验15结果显示，HOTAIR水平过表达可促进肿瘤细胞的恶性潜能，沉默HOTAIR基因后可使磷酸化信号转导113山东医药2023 年第 63 卷第 3 期和转录激活因子3（STAT3）的水平低表达，并可抑制肝癌细胞增殖和侵袭，促进肝癌细胞凋亡。高建芝等16研究发现，在对裸鼠分别接种人肝细胞癌HepG2细胞株、转染空白序列的人肝细胞癌细胞株HcpG2 以及转染 si-HOTAIR 人肝细胞癌细胞株HepG2 后，其肝癌细胞的凋亡率及肿瘤组织中Bcl-2、胱天蛋白酶-3（caspase-3）mRNA水平变化明显，转染 si-HOTAIR 的肝癌细胞凋亡率升高，转染 si-HOTAIR 后癌组织内 Bcl-2 下调，提示沉默HOTAIR 基因后，Bcl-2 水平下调及 caspase-3 水平上调，从而促进了肝癌细胞凋亡。以上研究提示 HOTAIR 可能作为肝细胞癌等肿瘤的诊断、潜在治疗靶点及预后评估的重要潜在生物学标志物之一。综上所述，HOTAIR在肝细胞癌可特异性绑定不 同 的 组 蛋 白 修 饰 复 合 物，如 利 用 招 募 PRC2或 LSD1蛋白复合体增强其去甲基化能力，从而促进其在表观遗传学水平上诱导和促进肿瘤细胞增殖、凋亡或转移相关基因的产生。初步研究也发现，HOTAIR表达水平与肿瘤大小、浸润深度、淋巴结与器官转移及肿瘤组织学分化和血管侵袭程度呈正相关系，目前的初步研究结果提示，HOTAIR在肝细胞癌等肿瘤诊断、靶向治疗及转移判断和预后评估等方面有望成为一种潜在生物学分子标志物之一和靶点。但目前对于 HOTAIR 的研究尚处于起步阶段，HOTAIR是否还可以通过其他信号通路或靶点来对其生物学功能进行调节尚需深入研究。在未来掌握了 HOTAIR 与肝细胞癌的作用机制及功能后，可针对HOTAIR或其下游靶基因或可调控的信号通路的特异性小分子药物或抗体来精准治疗肝脏等肿瘤，为治疗恶性肿瘤提供潜在新思路，但同时在HOTAIR精准治疗肿瘤同时是否对正常细胞和其他器官带来突变和影响有待进一步研究。参考文献：1楚海荣，李宏，田凤丽，等.原发性肝细胞癌与乙型肝炎病毒X蛋白和p53 J.医学综述，2007，13（20）：1563-1565.2彭颖，冯继锋.长链非编码 RNA 在常见肿瘤中的研究进展J.中国肿瘤外科杂志，2020，12（2）：174-184.3楚东霞，郑心子，李娜.长链非编码RNA对肝细胞癌侵袭转移的影响 J.医学分子生物学杂志，2019，16（3）：288-296.4ZHANG H，DIAB A，FAN H，et al PLK1 and HOTAIR accelerate proteasomal degradation of SUZ12 and ZNF198 during Hepatitis B virus-induced liver carcinogenesis J.Cancer Res，2015，75（11）：2363-23745BIAN E B，WANG Y Y，YANG Y，et al.Hotair facilitates hepatic stel-late cells activation and fibrogenesis in the liver J.Biochim Biophys Acta，2017，1863（3）：674-6866HE Y，WU Y T，HUANG C，et al.Inhibitory effects of long noncod-ing RNA MEG on hepatic stellate cells activation and liver fibro-genesisJ.Biochim Biophys Acta，2014，1842（11）：2204-22157苟苗苗，张勇，司海燕，等.LncRNAs在肝细胞癌中的研究进展J.解放军医学院学报，2019，40（3）：293-297.8张婧婧，吴伟，王鹏，等.长链非编码RNA HOTAIR通过调控PIK3R3促进肝细胞癌HepG2细胞的转移和侵袭 J.中国病理生理杂志，2016，32（10）：1775-1781.9莫晓聪，林燕娴，季钰尧，等.长链非编码RNA HOTAIR在肝肿瘤中的研究进展 J.中国 医学工程，2015，23（3）：203-204.10胡建兰，安玉玲，长链非编码RNA与肝细胞癌 J.器官移植，2017，8（3）：242-245.11高建芝，闫秫洁，谢芳，等.Si-HOTAIR对肝细胞癌裸鼠移植瘤VEGF/VEGFR信号通路的影响 J.武警后勤学院学报（医学版），2017，26（6）：475-478.12GONG X M，ZHU Z Y.Long noncoding RNA HOTAIR contributes to progression in hepatocellular carcinoma by sponging miR-217-5p J.Ca Biother Radiopharmaceu，2021，36（7）：613-618.13周旋，孔令平，张仑.HOTAIR与肿瘤生物学行为的研究进展J.中国肿瘤临床，2016，43（16）：731-734.14ZHONG D N，LUO Y H，MO W J，et al.High expression of long non-coding HOTAIR correlated with hepatocarcinogenesis and metastasis J.Mol Med Reports，2018，17（1）：1148-1156.15ZHOU J J，CHENG D，HE X Y，et al.Knockdown of long non-coding RNA HOTAIR sensitizes hepatocellular carcinoma cell to cisplatin by suppressing the STAT3/ABCB1 signaling pathwayJ.Oncology letters，2017，14（6）：7986-7992.16高建芝，王永玲，李宝力，等.Si-HOTAIR对肝细胞癌裸鼠移植瘤凋亡相关因子Bcl-2和caspase-3表达的影响 J.武警后勤学院学报（医学版），2019，28（11）：7-10.（收稿日期：2022-08-10）114