M icro RNA-106b-25簇與腫瘤

董 曦，孫桂波，邢小燕，孫曉波

（中國醫學科學院北京協和醫學院藥用植物研究所，北京 100193）

Micro RNA（miRNA）是一類內源性小RNA分子，其長度約為22nt，通過降解mRNA或抑制其翻譯來調控基因表達［1］。miRNA于1993年被發現，并被證實參與了許多細胞通路的調節，是重要的轉錄后調節物。曾經的研究認為，絕大部分人類miRNA基因都不成簇存在于基因組內［1］。然而，Altuvia等［2］通過對 miRNA基因進行分析后發現，約37%的已知人類基因是成簇存在的。另一篇關于黑腹果蠅（D.melanogaster）的研究也指出［3］，黑腹果蠅的 miRNA也是高度成簇存在于基因組內的。這種排列的方式使得功能上相關的miRNA可以多順反子的形式被轉錄。miRNA的功能涉及眾多的生物學進程，包括增殖、凋亡、發育以及分化等，其異常表達更是與許多疾病相關。在miRNA分子中，存在一段由6個堿基組成的序列，稱為“種子序列”（seed sequences）。種子序列與miRNA與目標mRNA的識別有關，它可以與靶mRNA的3’UTR結合，繼而引起轉錄抑制或mRNA的降解，也因此成為預測miRNA目標mRNA的理論基礎［4］。

miR-106b-25簇 micro RNA包括 miR-106b、miR-93和miR-25，位于人第七染色體 MCM-7基因的第13內含子處［5］。雖然miR-106b-25簇以多順反子的形式被轉錄，但由于其種子序列不同，miR-106b-25簇分屬于兩個不同家族：miR-17家族，種子序列為AAAGUG，包括miR-106b、miR-93；miR-25家族，種子序列為AUUGCA，包括miR-25。雖然關于miR-106b-25簇的研究還比較有限，但是miR-106b-25簇涉及腫瘤的凋亡、增殖等生物進程。本文將對最近miR-106b-25簇與腫瘤的研究做一綜述。

1 m iR-106b-25與腫瘤凋亡

miR-106b-25簇miRNA在許多腫瘤中表達上調，包括胃癌、食道癌、結腸癌和慢性淋巴細胞白血病等［6－9］。而除了在腫瘤細胞中的異常表達，循環miR-106b及其他一些miRNA在胃癌患者血漿中的濃度也明顯提高［10］。

miR-106b-25簇與腫瘤的關系，可首先被理解為抗凋亡。有研究表明［11］，miR-25可以抑制Bcl-2家族中Bim的翻譯來降低其表達，并最終產生抗凋亡作用。此外，caspase-7也被證實可被miR-106b直接調節［12］。miR-106b-25簇還能夠促進腫瘤組織的血管生成。miR-93可以促進腫瘤細胞的增長并增加腫瘤組織內的血管密度，而血管生成作用的增加反過來又促進了腫瘤細胞的增長，這種作用可能是通過miR-93抑制 integrin-β8實現的［13］。

2 m iR-106b-25與腫瘤增殖

miR-106b-25簇還與腫瘤細胞的增殖有關，這一功能主要涉及RB（retinoblastoma）通路。在RB通路中，CDK4／6及cyclin D可以磷酸化RB，使轉錄因子E2F從RB／E2F復合物中游離出來，繼而啟動細胞的G1-S期轉換。由于MCM-7的啟動子部分存在E2F的結合位點，RB可以通過E2F來控制MCM-7及miR-106b-25簇的表達，并且p21及PTEN的mRNA都是miR-106b-25簇的下游靶標，因此，RB通路最終可通過miR-106b-25簇來調節細胞周期，促進細胞進入 S期［14］。盡管還沒有研究界定miR-106b-25簇在G1-S期轉換中的貢獻，但是 miR-106b-25簇至少部分地參與了該轉換［11］。而亦有研究指出，miR-106b可以直接調節RB來促進 G1-S期轉換［15］。

在調節G1-S期轉換的功能上，miR-106b與E2F轉錄因子的研究更為豐富。由于E2F在G1-S期轉換中起到關鍵作用，因此許多研究者都將目光投向了這里。Trompeter等［16］的研究表明，miR-106b及其他一些miRNA可以提高E2F轉錄因子的活性來促進G1-S期轉換，并促進細胞增殖。由于E2F可以控制 miR-106b-25簇的表達［14，17］，因此 E2F與miR-106b-25簇之間可能存在負反饋機制。值得一提的是，抑癌基因 p53及 p21與miR-106b-25簇亦有關聯。Brosh等［17］發現，p53可以通過E2F來抑制miR-106b的表達，這樣可以阻止DNA損傷的細胞增殖。由于miR-106b或miR-93可以分解p21的mRNA來抑制其表達，p21又是p53的下游靶基因，是p53細胞增殖抑制作用的執行者，因此這可能是miR-106b-25簇致癌的機制之一。此外，miR-106b-25簇還可以調節由p21介導的細胞周期檢查點，阻止細胞的G1期阻滯［18］。有意思的是，Bueno等［19］的研究表明，與前面提到的相反，miR-106b-25簇可與其他一些miRNA對細胞進入S期產生消極作用，從而使細胞免受復制應激（replicative stress）的影響。PTEN作為另一種抑制細胞增殖或腫瘤抑制蛋白，也受到miR-106b-25簇的抑制，這種抑制與miR-106b-25簇的成瘤性有關［14］。

3 m iR-106b-25與TGFβ信號通路

miR-106b-25簇可以通過TGFβ信號通路實現其功能。TGFβ信號通路與細胞增殖、分化、凋亡等的調節有關，TGFβ因子可以通過TGFβⅠ型受體（TβRⅠ）和TGFβⅡ型受體（TβRⅡ）以及各種Smad將信號傳導至細胞核，繼而調節基因表達。TGFβ因子可以介導TβRⅠ和TβRⅡ組裝成復合物，該復合物可以激活細胞內的磷酸化級聯反應。在此級聯反應中，Smad2和Smad3被磷酸化并復合成為Smad4，然后轉移至細胞核內，通過與轉錄因子的相互作用來調節基因的表達。另一方面，Smad6和Smad7可以抑制Smad2／3的信號傳導［20－21］。TGFβ信號通路通常作為腫瘤抑制的途徑，因此在腫瘤中被抑制。miR-106b簇可以下調作為TGF-β通路效應物的p21與Bim，繼而干擾TGFβ依賴的細胞周期阻滯，擾亂胃癌細胞細胞周期檢控點（cell cycle checkpoint），并對抗TGF-β依賴的凋亡［22］。在神經細胞中，miR-106b可直接負向調節TβRⅡ表達，其機制是通過與TβRⅡmRNA結合來抑制翻譯。此外，還發現在miR-106b穩定轉染的神經細胞中，磷酸化 Smad2／3水平下降，而 Smad6／7水平增加［21］。這表明，除了負向調節TβRⅡ表達外，miR-106b簇可能通過與Smad的相互作用來抑制TGFβ通路。在TGFβ缺失的胃癌細胞中，miR-106b-25簇并不能明顯改變其增殖和存活，因此有人認為miR-106b-25簇主要通過TGFβ通路發揮作用［20］。

然而，TGFβ信號通路的作用是多樣的。在腫瘤進程中，腫瘤細胞會從其抑瘤的作用中逃逸，并將TGFβ的信號“轉換”成為一種促進信號，即通過該信號來增強腫瘤細胞的上皮間質轉化（EMT）、運動、存活、入侵、血管形成和免疫抑制［23］。Six1可通過上調miR-106b-25簇來轉換TGFβ信號，即活化作為促進腫瘤進程TGFβ信號，而這一作用是通過抑制Smad7來實現的［24］。這一結果提示，miR-106b-25簇參與了TGFβ信號通路的抑瘤和促瘤功能。有意思的是，該研究并未發現miR-106b-25簇對TβRⅡ的抑制作用，這與剛才提到的神經細胞［21］中的情況不同，這可能與TGFβ信號轉換有關。

除了TGFβ信號通路之外，miR-106b-25簇也是insulin／IGF通路的一部分。盡管相關研究還較少，但是miR-106族的表達可以下調PTEN，而PTEN是insulin／IGF通路中重要的抑制物，并且具有抑制腫瘤和細胞周期進行的功能。除此之外，insulin／IGF通路中許多mRNA都是miR-25的潛在靶mRNA，并且FoxO轉錄因子—insulin／IGF通路下游的效應物，可以與 miR-106b-25簇的調節區（regulatory region）結合［25－26］。

4 結語

盡管micro RNA發現的時間并不長，但是由于其參與了細胞調控的諸多方面，尤其在腫瘤的發生發展中有著重要作用，各國研究者都將目光投向了該領域。miR-106b-25簇與腫瘤存在著諸多聯系，其在腫瘤發展過程中的作用及相關靶點的關系見Tab 1。對miR-106b-25簇的研究，能夠更加清晰地描繪腫瘤的發生發展進程，從而對腫瘤的治療產生積極的影響，如促進腫瘤凋亡，抑制腫瘤增殖等。此外，由于循環miR-106b胃癌患者血漿中的濃度明顯提高［10］，也可將其作為預測腫瘤預后或發展的生物標記。亦有研究［27］表明miR-106b-25簇與腫瘤干細胞的耐藥性有關，該方向也可作為下一步的研究課題。伴隨生物信息學的不斷發展完善，我們或許能夠看清不同micro RNA的復雜聯系，以及micro RNA-蛋白質間的網絡關系，從而啟發我們關于腫瘤治療的新思路。

Tab 1 Targets and functions ofm ir-106b-25 cluster

參考文獻：

［1］ Bartel D P.MicroRNAs：genomics，biogenesis，mechanism，and function［J］.Cell，2004，116（2）：281－97.

［2］ Altuvia Y，Landgraf P，Lithwick G，et al.Clustering and conservation patterns of human microRNAs［J］.Nucleic Acids Res，2005，33（8）：2697－706.

［3］ Marco A，Ninova M，Ronshaugen M，et al.Clusters ofmicroRNAs emerge by new hairpins in existing transcripts［J］.Nucleic Acids Res，2013，41（16）：7745－52.

［4］ Bartel D P.MicroRNAs：target recognition and regulatory functions［J］.Cell，2009，136（2）：215－33.

［5］ Mendell JT.miRiad roles for the miR-17-92 cluster in development and disease［J］.Cell，2008，133（2）：217－22.

［6］ Zhu L，YanW，Rodriguez-Canales J，etal.MicroRNA analysisof microdissected normal squamous esophageal epithelium and tumor cells［J］.Am JCancer Res，2011，1（5）：574－84.

［7］ Zhu D X，Zhu W，Fang C，et al.miR-181a／b significantly enhances drug sensitivity in chronic lymphocytic leukemia cells via targetingmultiple anti-apoptosis genes［J］.Carcinogenesis，2012，33（7）：1294－301.

［8］ Yao Y，Suo A L，Li Z F，et al.MicroRNA profiling of human gastric cancer［J］.Mol Med Report，2009，2（6）：963－70.

［9］ Wang Y X，Zhang X Y，Zhang B F，et al.Initial study ofmicroRNA expression profiles of colonic cancer without lymph node metastasis［J］.JDig Dis，2010，11（1）：50－4.

［10］Tsujiura M，Ichikawa D，Komatsu S，et al.Circulating microRNAs in plasma of patients with gastric cancers［J］.Br J Cancer，2010，102（7）：1174－9.

［11］Ivanovska I，Ball A S，Diaz R L，et al.MicroRNAs in themiR-106b family regulate p21／CDKN1A and promote cell cycle progression［J］.Mol Cell Biol，2008，28（7）：2167－74.

［12］Hudson R S，YiM，Esposito D，etal.MicroRNA-106b-25 cluster expression is associated with early disease recurrence and targets caspase-7 and focal adhesion in human prostate cancer［J］.Oncogene，2013，32（35）：4139－47.

［13］Fang L，Deng Z，Shatseva T，et al.MicroRNA miR-93 promotes tumor growth and angiogenesisby targeting integrin-beta8［J］.Oncogene，2011，30（7）：806－21.

［14］Thangavel C，Boopathi E，Ertel A，et al.Regulation ofmiR106b cluster through the RB pathway：mechanism and functional targets［J］.Cell Cycle，2012，12（1）：98－111.

［15］Cai K，Wang Y，Bao X.MiR-106b promotes cell proliferation via targeting RB in laryngeal carcinoma［J］.JExp Clin Cancer，2011，30：73－8.

［16］Trompeter H I，Abbad H，Iwaniuk K M，et al.MicroRNAs MiR-17，MiR-20a，and MiR-106b act in concert tomodulate E2F activity on cell cycle arrest during neuronal lineage differentiation of USSC［J］.PloSOne，2011，6（1）：e16138.

［17］Brosh R，Shalgi R，Liran A，et al.p53-Repressed miRNAs are involved with E2F in a feed-forward loop promoting proliferation［J］.Mol Syst Biol，2008，4（1）：229－43.

［18］Zhao ZN，Bai JX，Zhou Q，etal.TSA suppressesmiR-106b-93-25 cluster expression through downregulation of MYC and inhibits proliferation and induces apoptosis in human EMC［J］.PloSOne，2012，7（9）：e45133.

［19］Bueno M J，Gomez de Cedron M，Laresgoiti U，et al.Multiple E2F-induced microRNAs prevent replicative stress in response to mitogenic signaling［J］.Mol Cell Biol，2010，30（12）：2983－95.

［20］Petrocca F，Vecchione A，Croce C M.Emerging role of miR-106b-25／miR-17-92 clusters in the control of transforming growth factor beta signaling［J］.Cancer Res，2008，68（20）：8191－4.

［21］Wang H，Liu J，Zong Y，etal.miR-106b aberrantly expressed in a double transgenic mouse model for Alzheimer′s disease targets TGF-beta typeⅡ receptor［J］.Brain Res，2010，1357：166－74.

［22］Petrocca F，Visone R，Onelli M R，et al.E2F1-regulated microRNAs impair TGFbeta-dependent cell-cycle arrestand apoptosis in gastric cancer［J］.Cancer Cell，2008，13（3）：272－86.

［23］Inman G J.Switching TGFbeta from a tumor suppressor to a tumor promoter［J］.Curr Opin Genet Dev，2011，21（1）：93－9.

［24］Smith A L，Iwanaga R，Drasin D J，etal.ThemiR-106b-25 cluster targets Smad7，activates TGF-beta signaling，and induces EMT and tumor initiating cell characteristics downstream of Six1 in human breast cancer［J］.Oncogene，2012，31（30）：5162－71.

［25］Brett JO，Renault V M，Rafalski V A，et al.The microRNA cluster miR-106b-25 regulates adult neural stem／progenitor cell proliferation and neuronal differentiation［J］.Aging，2011，3（2）：108－24.

［26］Groszer M，Erickson R，Scripture-Adams D D，etal.PTEN negatively regulates neural stem cell self-renewal bymodulating G0-G1cell cycle entry［J］.Proc Nat Acad SciUSA，2006，103（1）：111－6.

［27］胡蘊慧，盛夢瑤，張孝云，等.miR-106b-25基因簇增強乳腺癌MCF-7腫瘤干細胞相關耐藥性［J］.中國藥理學通報，2013，29（8）：1070－5.

［27］Hu Y H，Sheng M Y，Zhang X Y，et al.Overexpression ofmiR-106b-25 cluster induces chemoresistance through regulating cancer stem cell-like phenotype in MCF-7 cell line［J］.Chin Pharmacol Bull，2013，29（8）：1070－5.