MicroRNA-146a單核苷酸多態性的研究進展

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·綜述·

MicroRNA-146a單核苷酸多態性的研究進展

周秀梅陳英輝

(復旦大學附屬金山醫院神經內科，上海201508)

Progress in Research on the Single Nucleotide Polymorphisms of MicroRNA-146a

ZHOUXiumeiCHENYinghuiDepartmentofNeurology,JinshanHospital,FudanUniversity,Shanghai201508,China

基本項目：上海市金山區科學技術委員會創新項目(編號：2014-03-05)

microRNAs(miRNAs)是發現于真核細胞中的一類長約22個核苷酸的內源性非編碼單鏈小分子RNA。細胞內成熟的miRNAs與AGO(Argonaute)蛋白結合參與形成RNA誘導的沉默復合體(RNA-induced silencing complex，RISC)，通過部分堿基互補配對的方式識別靶mRNA的3′非編碼區(3′ untranslated region，3′UTR)，并根據互補程度的不同決定RISC降解靶mRNA或者抑制mRNA的翻譯，從而抑制對應蛋白的合成，達到調控基因表達的目的[1]。自1993年在線蟲中發現了第1個miRNA以來，現已在幾十類物種中發現了逾千種miRNAs，其中人類miRNAs有1000余種[2]。據推測，miRNAs調節著人類約三分之一的基因，參與了機體諸多生理病理過程[3]。microRNA-146a(miR-146a)是近年來的研究熱點之一，其單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)在疾病發生及發展中扮演重要角色，本研究對miR-146a SNPs的最新進展進行描述。

1miR-146a的結構及調控

miR-146包括了miR-146a 和miR-146b，它們具有相同的種子序列并且成熟的miRNA序列僅相差2個堿基，人類的miR-146a位于第5號染色體LOC285628基因上，成熟的miR-146a位于第二外顯子上[4-5]。研究[6]發現，miR-146a在人類20個組織器官中均有表達，尤其在淋巴細胞含量豐富的胸腺和脾臟中呈高度表達，免疫細胞的成熟及激活均可誘導其表達。miR-146a的表達受系統特異性轉錄因子PU.1和c-ETS以及核因子κB (nuclear factor-kappa B，NF-κB)、AP1、Snail等轉錄因子調節[7-8]。有研究[5]表明，多種微生物成分、促炎性細胞因子，例如脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、干擾素α(interferon α，IFN-α)等均可誘導miR-146a表達，并且miR-146a表達與NF-κB密切相關。轉錄因子NF-κB是重要的炎性調節分子，調節細胞因子TNF-α、白細胞介素1β(interleukin 1β，IL-1β)、IL-6、 IL-8的合成，以及環氧化酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)的表達[9]，而且它可促進輔助性T細胞1(helper T cell 1，Th1) 細胞釋放IL-2、IL-12和IFN-γ，繼而又可激活巨噬細胞[4]。研究[5]發現，NF-κB在LPS、TNF-α、IL-1β誘導的miR-146a轉錄過程中起關鍵作用，且miR-146a的啟動子中有NF-κB 的結合位點，證實了miR-146a 對NF-κB有依賴性。通過依賴MyD-88信號通路激活NF-κB，進而誘導miR-146a表達上調，并負反饋調控現有的炎性反應。研究[10]發現，miR-146a能夠促進轉錄抑制因子ReIB結合到TNF-α的啟動子上，這一結合可以促進組蛋白和DNA 的修飾，能夠選擇性沉默急性炎性因子的表達。miRNAs的作用具有多靶性，一個miRNA有可能參與調節數百個靶基因的表達[11]。除IL-1受體相關激酶1(interleukin-1 receptor-associated kinase 1，IRAK1)、腫瘤壞死因子受體相關因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6)之外，IRAK2、干擾素調節因子5(interferon regulatory factor 5，IRF5)、信號轉導與轉錄激活因子1(signal transducer and activator of transcription 1，STAT1)、蛋白激酶Cε(protein kinase Cε，PKCε)、補體因子H(complement factor H，CFH)、人抗原R(human antigen R，HuR)、NADPH氧化酶4(NADPH oxidase 4，NOX4)、Ptges-2、Notch1、Rac1、表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EFGR)、Numb等亦被證實為其靶基因。

2miR-146a的SNPs

SNPs是人類最常見的遺傳變異來源，存在于miRNAs的功能基因區域，會影響miRNAs的表達和(或)成熟，從而導致異常的miRNAs調節[12]。miR-146a被發現有12個變異體，其中9個已在dsSNP數據庫Build130中被報道[13]。目前研究表明，pre-miR-146a基因具有2個有功能的SNPs，分別為rs2910164 G/C 和rs57095329 A/G，它們會影響成熟的miR-146a的表達水平，導致某些疾病的遺傳易感性。

2.1rs2910164 G/C SNPmiR-146a rs2910164 G/C SNP位于pre-miR-146a的莖環結構中，或是位于隨從鏈的發夾結構中。它會導致C-U堿基配對錯誤，而不是G-U配對，從而影響pre-miR-146a莖環結構的完整性以及pre-miR-146a生成成熟 miR-146a的過程。這種由G至C的堿基替換位于pre-miRNA隨從鏈的發夾結構中，它會因降低核pri-miRNA的生成效率而引起轉錄活性的下降，從而導致純合變異CC基因型細胞內低水平表達成熟的miRNA。此外，這種改變會降低自由能，由G等位基因的-42.4 kcal/mol降至C等位基因的-39.6 kcal/mol，這預示C等位基因相對于G等位基因具有更不穩定的二級結構[12-13]。越來越多的研究證實，miRNAs SNPs通過改變miRNAs的表達或可導致腫瘤的形成。miR146a rs2910164 G/C SNP的作用機制已在甲狀腺癌、肝細胞癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌、膀胱癌、肺癌、大腸癌等超過15種腫瘤中被研究。常見的pre-miR-146a G/C SNP中C等位基因與G等位基因相比，pre-miR-146a以及成熟miR-146a的表達量下降，并且發現GC雜合型個體患乳頭狀甲狀腺癌的風險增加[14]。進一步研究[15]發現，GC、GG基因型乳頭狀甲狀腺癌患者的甲狀腺腫瘤組織及同一腺體組織未受影響的部分中，miRNAs的轉錄組是不同的。其GC基因型會產生3條成熟的miRNAs，不僅有前導鏈形成的miR-146a，也有隨從鏈形成的miRNA*，包括miRNA*C和miRNA*G，它們又分別作用于不同的靶基因，并且相比于甲狀腺中未受腫瘤影響的部分，同一甲狀腺腫瘤組織中這種SNP的miR-146a*表達明顯上調。研究[16-20]發現，rs2910164 G/C SNP與中國漢族人群食管鱗狀細胞癌的易感性及臨床轉歸有關，同時與B細胞淋巴瘤、非小細胞肺癌、嚴重膿毒血癥、胃癌發病風險有關。有研究在非飲酒者中發現，CC/CG基因型的個體相對于GG基因型的個體有更高的大腸癌發病風險[21]。然而另一項Meta分析[22]卻顯示，在亞洲人中無論是按照種族為基礎分層分析還是進行總體分析，miR-146a G/C SNP與大腸癌的易感性均不相關。此外，2項Meta分析[22-23]顯示這種SNP與總體癌癥風險無明顯關聯，而且其中一項顯示rs2910164 C等位基因或許與保護消化道腫瘤有關。此外有研究[24]發現，miR-146a*C基因變異或與降低的肝細胞癌風險相關，這種相關性尤其在亞洲人及男性中表現尤為明顯。因此，rs2910164 G/C SNP在腫瘤中的作用仍需要進一步的研究。

研究[5,14]發現，低表達水平的miR-146a會引起靶基因抑制不足，通過熒光素酶檢測miR-146a揭示，這可能主要通過堿基互補結合于IRAK1、TRAF6的3′UTRs，在轉錄后水平抑制IRAK1和TRAF6的水平。低表達水平的miR-146a引起IRAK1、TRAF6抑制不足，而IRAK1、TRAF6為下游Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)和細胞因子通路中的2個關鍵效應分子，rs2910164 G/C SNP或許參與其負反饋調節環路。此外，發現這種SNP會影響年輕冠心病患者miR-146a、IRAK1、TRAF6的表達水平，其中CC基因型的冠心病患者miR-146a表達水平明顯升高，并且IRAK1、TRAF6表達明顯下調[25]。另有研究[26]發現，小兒葡萄膜炎miR-146a rs2910164 SNP中CC基因型與幼年特發性關節炎易感性密切相關。另有研究[27]證實，我國漢族人群中miR-146a rs2910164 CG和GG基因型患銀屑病的風險明顯升高。

2.2啟動子rs57095329A/G SNP研究表明，位于miR-146a啟動子rs57095329A/G SNP，可直接引起miR-146a表達降低，miR-146a的低表達導致系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)患者1型IFN通路激活上調，并且其中危險的G等位基因變異體與轉錄因子Ets-1結合力較弱，或許是通過與Ets-1結合減少引起miR-146a表達下調，這種SNP與SLE易感性有關[13,28]。此外，在我國漢族人群的研究[29]中顯示，miR-146a啟動子rs57095329 SNP與阿爾茲海默病(Alzheimer disease，AD)的遺傳易感性相關，其中危險的AA基因型或許會增加miR-146a的表達，影響一些炎性因子的表達，進而在AD的發病機制中起作用。然而，另外一項研究[19]發現，AA基因型對我國漢族人群重癥敗血癥患者呈現保護。

綜上所述，miR-146a SNPs在腫瘤及自身免疫炎性疾病中扮演了重要角色，有可能成為潛在的治療靶點。同時近期的研究表明，miRNAs不僅存在細胞內，而且存在于循環中，可避免內源性的RNA酶的破壞，相對穩定地存在于血液中，這使得對其成為生物標志物的研究具有可行性。因此，進一步深入研究miR-146a及其SNPs在疾病中的作用，將會為臨床診斷及治療提供新的策略。

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通訊作者陳英輝，E-mail：yinghuichen@fudan.edu.cn

中圖分類號Q752

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