長鏈非編碼RNAMALAT1在腫瘤中的研究進展

孔令平，周 旋 綜述，張 侖 審校

（天津醫科大學腫瘤醫院頭頸外科，國家腫瘤臨床醫學研究中心，天津市“腫瘤防治”重點實驗室，天津300060）

長鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是近年來發現的一類新型的轉錄物，其不編碼蛋白質且轉錄本長度超過200 nt。研究表明lncRNA廣泛參與機體的生理和病理過程，從轉錄到mRNA剪切、RNA衰亡直至翻譯，幾乎每一步基因活動都受到lncRNA的影響[1]。肺癌轉移相關轉錄本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）是最早發現的長鏈非編碼RNA之一，因最初發現于人類非小細胞肺癌而得名，又稱為NEAT2 （nuclear-enriched abundant transcript 2）[2]。MALAT1在序列上存在著進化保守性，種屬間具有高度同源序列，意味著其在腫瘤的發生和發展中有著重要作用。

1 MALAT1的概述

1.1 MALAT1的結構特性 MALAT-1定位于人染色體11q13，轉錄本序列長約8 kb，屬于基因間轉錄本，在哺乳動物進化中高度保守。生物信息學分析發現，在人和鼠之間MALAT1的高度同源序列位于MALAT1 的 3′端[3]。當 MALAT1 的 3′端 6 918 nt～8 441 nt片段發生突變時，MALAT1就會喪失促進細胞增殖和侵襲轉移的能力[3]。MALAT1的表達水平高于許多蛋白質編碼基因，包括β-actin和GAPDH[4]。這是由于MALAT1 3′末端高度保守的腺苷酸聚集區域和2個尿嘧啶聚集片段形成三股螺旋結構，可降低3′末端3′→5′方向的外切酶活性,當MALAT1 3′末端放在ORF的下游，轉錄物就會在體內有效翻譯[5]。另外，MALAT1的3′末端可被 RNase P以及RNaseZ裂解產生一種tRNA樣高度保守的ncRNA，即mascRNA（MALAT1-associated small cytoplasmic RNA），被輸送到細胞質中發揮其生物學作用[5]。

1.2 MALAT1的作用機制 有研究認為MALAT1通過調節絲氨酸／精氨酸（SR家族）剪接因子的磷酸化水平來調節前體RNA的剪接[6-9]。Tripathi等[9]認為SR蛋白在核散斑和轉錄位點的循環過程中，MALAT1通過影響前體mRNA剪接因子的募集從而影響轉錄后修飾。多個研究認為SC35區域作為前體mRNA的代謝及輸出位點，或是儲存剪接因子的位點[10]，與前體mRNA的剪接有著密切聯系。NEAT2（MALAT1）是SC35區域的一個組成成分[8]，MALAT1通過SC35區域作用而影響前體mRNA的剪接[7]。近來研究發現，MALAT1還可能使 PRC1（polycomb repressive complex 1）復合物的亞基Pc2（polycomb 2）即 CBX4（chromobox homolog 4）脫甲基化，使得控制細胞增長的基因重新定位，分別沉默或者激活某些基因的表達，從而影響細胞的生長活動[11]。

2 MALAT1與腫瘤的發生

盡管MALAT1發現于非小細胞肺癌，但是研究發現許多腫瘤組織中MALAT1呈現高表達，如肺癌、乳腺癌[12]、膀胱癌[13]、膽囊癌[14]、宮頸癌[15]、結直腸癌[16]、肝癌[17]。現已有以下研究表明它與多種腫瘤的發生有著密切的聯系。

2.1 MALAT1調控細胞周期 細胞周期的調控與腫瘤的發生有密切聯系，細胞周期調節失控，導致G1/S期和M期的細胞數增多，復制能力增強，細胞異常增殖是腫瘤細胞重要的生物學特點。實驗結果顯示MALAT1可控制細胞周期進程。降低MALAT1的表達水平，調節細胞周期的相關蛋白表達水平隨之發生變化，則停留在G0/G1期的細胞數增多，且復制能力（S期）降低[18]。MALAT1影響細胞周期的機制尚不十分明確，目前認為MALAT1通過調節以下3種相關物質來調節細胞周期：（1）MALAT1的表達水平特異性地影響B-MYB的表達，它通過控制B-MYB（Mybl2）轉錄因子的表達調節有絲分裂，從而控制細胞周期[18]。（2）在MALAT1缺乏的人類細胞中，P53可削弱E2F1活動和細胞增殖，從而阻礙細胞周期活動[18]。（3）在細胞間期，MALAT1與不均一核糖核蛋白（hnRNP）在核內相互作用，當進入G2/M期時，MALAT1促使hnRNPc從核內進入胞質，促進IRES依賴性翻譯，增加有絲分裂中CDK11/PITSLREP58 蛋白水平[19]。

2.2 調節細胞凋亡 正常細胞中，細胞的增殖與凋亡處于平衡狀態，若細胞凋亡受到抑制，就會導致平衡破壞，導致細胞不斷增殖，這是腫瘤形成的一個重要基礎。研究表明降低MALAT1的表達可導致誘導細胞凋亡的基因Caspase-3和Caspase-8活化；在MALAT1表達水平較低的Caski細胞中，阻礙凋亡的基因Bcl-2、BCl-xl表達水平也較低[15]。因此，MALAT1能夠抑制細胞凋亡。然而其具體機制尚不十分清楚，仍有待于進一步研究。

3 MALAT1與腫瘤細胞的侵襲、轉移及上皮間質轉化（EM T）

對70例MALAT1高表達非小細胞肺癌患者和70例低表達患者進行研究，高表達組的轉移概率明顯高于低表達組[20]。體內實驗表明，在體內瘤結節的形成需要MALAT1，并且其在轉移過程中起到重要作用[21]。MALAT1表達水平低的細胞系轉移數量則低[21]。實驗證實，其與腫瘤轉移的聯系是有組織學亞型特異性的。例如，轉移性腺癌細胞的MALAT1表達水平比非轉移腺癌高數倍；而在鱗狀細胞癌不論有無轉移，MALAT1的表達水平無顯著差異[21]。Matrigel侵襲實驗表明，降低BeWo、JAR and JEG-3細胞系的MALAT1表達水平，癌細胞的侵襲能力明顯降低[22]。有研究認為MALAT1的3′末端區域片段6 918 nt～8 441 nt在人類癌癥遷移和侵襲中發揮著重要作用[22]。也有研究認為MALAT1通過影響基因的表達從而影響癌癥的侵襲、轉移、EMT[23]。例如，在膽囊癌中，MALAT1通過激活ERK/MAPK信號通路促進腫瘤的增殖及轉移，體內外研究均證實敲低MALAT1的表達則可抑制MAPK激活酶從而抑制腫瘤轉移的發生[14]；在膀胱癌中，敲低MALAT1的表達可降低ZEB1、ZEB2、Slug等EMT相關基因的表達水平，并且進一步證明MALAT1通過激活Wnt通路促進EMT的發生[24]；另外TGF-β可刺激MALAT1的表達從而促進通過誘導EMT促進腫瘤遷移，MALAT1促進轉移與PRC2復合物的亞基suz12有關系，體內外實驗研究證明敲MALAT1或suz12的表達均可抑制TGF-β誘導EMT的發生[25]；在成神經細胞瘤中，MALAT1可被JMJD1A誘導表達增加，從而促進腫瘤遷移和侵襲[26]。

4 MALAT1與腫瘤的預后診斷

由于LncRNA可作為抑癌或者促癌基因，它們很可能成為腫瘤的診斷標志物。目前已有大量研究表明MALAT1可作為多種腫瘤的預后因子，例如肺癌[27]、乳腺癌[28]、多發性骨髓瘤[29]、結腸癌[16]、胰腺癌[30]等。通過對肺癌組織的原位雜交實驗證明肺鱗狀細胞癌的不良預后與MALAT1高表達有密切聯系[31]。有研究發現MALAT1高表達的結腸癌患者的術后無病生存率及總生存率均低于MALAT1低表達的患者[16]。在胰腺癌中亦有發現MALAT1高表達的患者預后明顯比MALAT1低表達的患者差[30]。另外，肝移植術后患者MALAT1的高表達極有可能發生肝細胞性癌復發[17]。隨著對MALAT1越來越深入的研究，MALAT1有可能成為判定腫瘤預后的指標，甚至可能成為診斷腫瘤的重要生物學標志物。

5 MALAT1與腫瘤的治療

眾多的研究表明，MALAT1有力地促進了腫瘤的發生與發展，并且嚴重影響腫瘤的預后，因此，亦有不少研究把MALAT1作為新的治療靶點，從而攻克腫瘤治療的難題。無論是體外的細胞學實驗還是體內的裸鼠模型實驗均有研究表明用反義寡核苷酸敲低MALAT1的表達可以使細胞周期停滯，誘導細胞凋亡，抑制細胞侵襲和轉移的能力，并且可以抑制裸鼠腫瘤的生長和轉移，延長裸鼠生存時間[14-15,32]。近年的研究發現白藜蘆醇可以通過降低MALAT1的表達抑制Wnt/β-catenin信號通路抑制結腸癌的侵襲和轉移[33]；在乳腺癌中，17β-雌二醇可以降低MALAT1的表達水平從而抑制其增殖、侵襲及轉移[28]。這些研究發現均為腫瘤的防治和治療提供了至關重要的科學依據，但是目前研究尚不成熟，以MALAT1作為腫瘤治療靶點還需進一步的研究。

綜上所述，MALAT1在腫瘤的發生和發展中起著重要作用。它作為多種腫瘤的不良預后因子，在腫瘤中的作用越來越受到重視，但其生物學機制研究尚處于初步階段。目前對MALAT1的研究主要是通過腫瘤細胞體外培養，在細胞水平檢測MALAT1對各種癌細胞生物學表型的影響并探索其調控機制。同時，也有實驗室建立了MALAT1基因敲除小鼠模型，發現MALAT1還可作為順式作用元件，參與鄰近基因的順式調節[4]，但其在腫瘤中的生物功能是如何實現的，其作用途徑、作用靶點、調節機制及與其他基因如何關聯等方面尚不十分明確。為探索MALAT1的調控機制，尋找腫瘤治療的新靶點，仍需對MALAT1在腫瘤發展中的機制進行深入研究，為以后研發新的腫瘤治療藥提供科學依據。

[1]WapinskiO,Chang H Y.Long noncoding RNAsand human disease[J].TrendsCell Biol,2011,21(6):354

[2]Gutschner T,H覿mmerle M,Eissmann M,etal.The noncoding RNA MALAT1 is a critical regulator of themetastasis phenotype of lung cancer cells[J].Cancer Res,2013,73(3):1180

[3]Xu C,Yang M,Tian J,etal.MALAT-1:a long non-coding RNA and its important 3'end functional motif in colorectal cancer metastasis[J].Int JOncol,2011,39(1):169

[4]Zhang B,Arun G,Mao Y S,etal.The lncRNAmalat1 isdispensable formouse development but its transcription plays a cis-regulatory role in theadult[J].CellRep,2012,2(1):111

[5]Wilusz JE,JnbaptisteCK,Lu LY,etal.A triplehelix stabilizes the 3'ends of long noncoding RNAs that lack poly(A)tails[J].Genes Dev,2012,26(21):2392

[6]Tollervey JR,Curk T,Rogelj B,etal.Characterizing the RNA targets and position-dependent splicing regulation by TDP-43[J].NatNeurosci,2011,14(4):452

[7]Polymenidou M,Lagier-Tourenne C,Hutt K R,etal.Long premRNA depletion and RNA missplicing contribute to neuronal vulnerability from lossof TDP-43[J].NatNeurosci,2011,14(4):459

[8]Schor IE,Llères D,Risso G J,etal.Perturbation of chromatin structure globally affects localization and recruitment of splicing factors[J].PLoSOne,2012,7(11):e48084

[9]Tripathi V,Ellis JD,Shen Z,etal.The nuclear-retained noncoding RNA MALAT1 regulates alternative splicing by modulating SR splicing factorphosphorylation[J].MolCell,2010,39(6):925

[10]Lamond A I,Spector D L.Nuclear speckles:A model for nuclear organelles[J].NatRev MolCell Biol,2003,4(8):605

[11]Yang L,Lin C,Liu W,etal.ncRNA-and Pc2 methylationdependent gene relocation between nuclear structures mediates geneactivation programs[J].Cell,2011,147(4):773

[12]Ellis M J,Ding L,Shen D,etal.Whole-genome analysis informs breast cancer response to aromatase inhibition[J].Nature,2012,486(743):353

[13]Han Y,Liu Y,Nie L,etal.Inducing cell proliferation inhibition,apoptosis,and motility reduction by silencing long noncoding ribonucleic acid metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript1 in urothelial carcinoma of the bladder[J].Urology,2013,81(1):209

[14]Wu X S,Wang X A,Wu W G,etal.MALAT1 promotes the proliferation andmetastasisofgallbladder cancer cellsby activating the ERK/MAPK pathway[J].Cancer Biol Ther,2014,15(6):806

[15]Guo F,Li Y,Liu Y,etal.Inhibition ofmetastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1 in CaSki human cervical cancer cells suppresses cellproliferation and invasion[J].Acta Biochim Biophys Sin(Shanghai),2010,42(3):224

[16]Zheng H T,Shi D B,Wang YW,etal.High expression of lncRNA MALAT1 suggests a biomarker of poor prognosis in colorectal cancer[J].Int JClin Exp Pathol,2014,7(6):3174

[17]LaiM C,Yang Z,Zhou L,etal.Long non-coding RNAMALAT-1 overexpression predicts tumor recurrence of hepatocellular carcinomaafter liver transplantation[J].Med Oncol,2012,29(3):1810

[18]Tripathi V,Shen Z,Chakraborty A,etal.Long noncoding RNA MALAT1 controls cell cycle progression by regulating the expression ofoncogenic transcription factor B-MYB[J].PLoSGenet,2013,9(3):e1003368

[19]Yang F,Yi F,Han X,etal.MALAT-1 interactswith hnRNPC in cellcycle regulation[J].FEBSLett,2013,587(19):3175

[20]Ji P,Diederichs S,WangW B,etal.MALAT-1,a novel noncoding RNA,and thymosin beta4 predictmetastasisand survival in earlystagenon-smallcell lung cancer[J].Oncogene,2003,22(39):8031

[21]Gutschner T,H覿mmerle M,Eissmann M,etal.The noncoding RNA MALAT1 is a critical regulator of themetastasis phenotype of lung cancer cells[J].Cancer Res,2013,73(3):1180

[22]Xu C,Yang M,Tian J,etal.MALAT-1:a long non-coding RNA and its important 3'end functional motif in colorectal cancer metastasis[J].Int JOncol,2011,39(1):169

[23]Lin R,Maeda S,Liu C,etal.A largenoncoding RNA isamarker for murine hepatocellular carcinomas and a spectrum of human carcinomas[J].Oncogene,2007,26(6):851

[24]Ying L,Chen Q,Wang Y,etal.Upregulated MALAT-1 contributes to bladder cancer cell migration by inducing epithelial-tomesenchymal transition[J].MolBiosyst,2012,8(9):2289

[25]Fan Y,Shen B,Tan M Y,etal.TGF-beta-induced upregulation of malat1 promotes bladder cancer metastasis by associating with suz12[J].Clin Cancer Res,2014,20(6):1531

[26]Tee A E,Ling D,Nelson C,etal.The histone demethylase JMJD1A induces cellmigration and invasion by up-regulating the expression of the longnoncoding RNAMALAT1[J].Oncotarget,2014,5(7):1793[27]Weber DG,Johnen G,CasjensS,etal.Evaluation of longnoncoding RNA MALAT1 as a candidate blood-based biomarker for the diagnosis of non-small cell lung cancer[J].BMCRes Notes,2013:518

[28]Zhao Z Y,Chen C J,Liu Y,etal.17 beta-Estradiol treatment inhibits breast cell proliferation,migration and invasion by decreasing MALAT-1 RNA level[J].Biochem Biophys Res Commun,2014,445(2):388

[29]Cho SF,Chang Y C,Chang C S,etal.MALAT1 long non-coding RNA is overexpressed in multiple myeloma and may serve as a marker topredictdiseaseprogression[J].BMCCancer,2014,14:809

[30]Liu J H,Chen G,Dang Y W,etal.Expression and prognostic significance of lncRNA MALAT1 in pancreatic cancer tissues[J].Asian Pac JCancerPrev,2014,15(7):2971

[31]Schmidt LH,Spieker T,Koschmieder S,etal.The long noncoding MALAT-1 RNA indicates a poor prognosis in non-small cell lung cancer and inducesmigration and tumorgrowth[J].JThorac Oncol,2011,6(12):1984

[32]Ren S,Liu Y,XuW,etal.Longnoncoding RNAMALAT-1 isanew potential therapeutic target for castration resistant prostate cancer[J].JUrol,2013,190(6):2278

[33]Ji Q,Liu X,Fu X L,etal.Resveratrol inhibits invasion and metastasis of colorectal cancer cells via MALAT1 mediated Wnt/beta-catenin signalpathway[J].PLoSOne,2013,8(11):e78700