小分子RNA-9對上皮細胞鈣黏蛋白表達調控的研究進展

肖建華，董自強，游艷

(1.三峽大學第一臨床醫學院泌尿外科三峽大學泌尿外科研究所，湖北 宜昌 443003；2.三峽大學仁和醫院，湖北 宜昌 443000）

小分子RNA-9對上皮細胞鈣黏蛋白表達調控的研究進展

肖建華1，董自強1，游艷2

(1.三峽大學第一臨床醫學院泌尿外科三峽大學泌尿外科研究所，湖北 宜昌 443003；2.三峽大學仁和醫院，湖北 宜昌 443000）

上皮細胞鈣黏蛋白(E-cadherin)參與多種正常細胞或腫瘤細胞的功能活動，而其自身的表達水平又受小分子RNA(miRNA)等多種因素的調節，使得miRNA-E-cadherin通路在多種疾病中的重要作用受到了廣泛關注。本文就目前發現的miRNA-9在不同腫瘤疾病或非腫瘤疾病發生和發展過程中對E-cadherin表達的調控情況作一綜述。

上皮細胞鈣黏蛋白；miRNA；腫瘤；調控

小分子RNAs是一類長度為20～28 nt的非編碼小分子RNA，通過與目標信使RNA(mRNAs)特異結合，抑制翻譯過程和mRNA降解，從而在轉錄后水平負性調控目標基因表達[1-2]，影響包括細胞分化、增殖、代謝及凋亡在內的多種病理生理活動[3]，也參與多種腫瘤轉移、復發及化療耐藥等過程的調控[4]。只是不同miRNA的作用靶點各異，參與的信號通路不一，從而引起下游相應的效應也各有不同。目前報道的人類miRNAs已經超過了542種，每一個miRNA大概可以同近200個基因靶標結合，控制著人類大概三分之一基因的表達[5]，包括調控腫瘤細胞轉移的上皮細胞鈣黏蛋白(E-cadherin)，而該通路明顯影響著部分惡性腫瘤和其他疾病的發展及轉歸，現就miRNA-9與E-cadherin之間相互關系及其可能生物學功能及意義作一綜述，為后續研究及相關疾病新型診治措施的研究應用提供理論依據。

1 人類miRNA-9的基因定位、序列分析、靶標預測及可能參與的生物學功能

人類成熟的miRNA-9轉錄本由分別位于1號、5號和15號染色體上的3個獨立基因產生[6]，其5′端第2位～第8位堿基和第14位～第18位堿基高度保守，而被稱作“種子序列”的第2-8位堿基主要通過與目標mRNA3′UTR區域的互補配對識別靶基因來行使轉錄后水平調控元件的重要功能[7]。近期其在各大腫瘤組織中的異常表達引起了科學家們的注意，例如在腦腫瘤中表達水平顯著上調，卵巢癌中異常下調，具體作用機制還有待研究[8-9]。而根據數據庫分析可知，miRNA-9的靶基因多數參與新陳代謝、信號轉導、跨膜運輸和物質轉運等生命活動過程[7]。如在中后腦交界處鄰近區域表達的miRNA-9通過作用于成纖維生長因子(Fibroblast growth factor，Fgf)信號通路調控該處的組織活性，便說明Fgf是miRNA-9的一個重要作用靶標；另外，近期研究表明部分G蛋白、轉化生長因子-β(TGF-β)、表皮生長因子(EGF)、鋅指蛋白、E-cadherin等都是miRNA-9的作用靶點[10]。其中，miRNA-9-E-cadherin通路被指出參與多種腫瘤的發生發展、轉移及耐藥形成等。

2 E-cadherin的生物學特性

人E-cadherin位于16q22.1，編碼產物是一個5次跨膜的單鏈糖蛋白，主要表達于上皮細胞。胞外區含有一個依賴Ca2+的功能區介導同種細胞之間的粘附。胞內近膜部分連接P120連環蛋白，可以對自身的結構或功能進行調節；遠端可以和β連環蛋白、盤狀球蛋白及Armadillo重復蛋白相互作用，進而結合α連環蛋白。而α連環蛋白的羧基端又直接和絲狀肌動蛋白結合。也就是說α連環蛋白作為中間體將膜結合的鈣黏蛋白-連環蛋白復合物同肌動蛋白細胞骨架連接起來。因此，它在細胞的正常發育、細胞極性形成、正常或腫瘤細胞的形態特征維系以及腫瘤細胞發生由上皮到間質轉變等方面均發揮著至關重要的作用[11]；其表達受很多遺傳控制或外遺傳控制、信號通路、鋅指蛋白家族及miRNAs等的調節[12]，而miRNA-9就是其中重要的一員。但是，miRNA-9對E-cadherin表達水平的影響并不絕對，因不同組織、不同疾病以及不同腫瘤而異。

3 MiRNA-9對E-cadherin表達的影響

3.1 MiRNA-9在腫瘤疾病中對E-cadherin表達的影響及該通路的可能生物活性 一方面，研究發現同原發黑素瘤相比，轉移性黑素瘤組織或細胞株中miRNA-9的表達水平顯著下調，且其水平在體內外均和黑素瘤細胞的增生和轉移能力密切相關[13]。同時還發現MiRNA-9的過表達導致Snail 1的顯著低表達，伴隨E-cadherin表達增加。因為Snail 1在腫瘤進展中也發揮著重要作用，是調節E-cadherin表達的一個重要轉錄因子，E-cadherin表達的潛在抑制因子[14]，敲出miRNA-9則出現相反的變化。此外，考慮到Snail 1在轉錄水平受NF-κB1的調節，是其下游靶標及上皮間質轉化(EMT)和腫瘤轉移的誘導因子[15]；而作為腫瘤細胞高侵襲性穩定信標、參與細胞骨架重塑的NF-κ B1在卵巢癌中是miRNA-9的作用靶點[16]，其3-′UTR包含一個假定的miRNA-9結合位點[17]，兩者特異結合后相互調節各自的功能。如此以來，筆者便將miRNA-9、NF-κB1、Snail1及E-cadherin四者聯系起來，進行深入的研究，最終揭示在轉移性黑素瘤中miRNA-9的表達下調，對NF-κB1的抑制減弱，導致Snail的上調，抑制E-cadherin的表達，致使腫瘤細胞彼此的粘附能力下降，非運動性的細胞轉變成運動性細胞，運動能力和侵襲性增加，從而使腫瘤細胞容易侵襲其他組織細胞，介導黑素瘤的浸潤轉移。因此，若人為上調黑素瘤細胞中miRNA-9的表達，E-cadherin的表達水平就可能增加，從而阻斷或者削弱腫瘤細胞的轉移，限制黑素瘤的發展。另一方面，在高侵襲性肝癌和乳腺癌等腫瘤中細胞的侵襲性同miRNA-9的表達水平呈現出正相關性。在有肝內轉移發生的高侵襲性肝癌細胞株SK-Hep-1中8種miRNA顯著上調，miRNA-9居首位[18]，推測miRNA-9可能參與SK-Hep-1細胞侵襲性獲得；向該細胞株轉入miRNA-9靶向抑制劑后，可以明顯降低細胞侵襲基質層的能力，甚至降至對照組的46%；同樣，轉染miRNA-9抑制劑前后SK-Hep-1細胞中E-cadherin表達水平的顯著差異及蛋白活力的明顯改變表明miRNA-9抑制劑可以緩和miRNA-9引起的E-cadherin表達抑制。乳腺癌中有著類似的現象，檢測穩定表達miRNA-9的永生化乳腺上皮細胞HMLE和乳腺癌細胞SUM149中E-cadherin的水平顯示前者E-cadherin含量降低了近70%，間質標記物波形蛋白Vimentin則增加了近5倍；后者E-cadherin含量降低了近50%，但波形蛋白等含量未上升；對應的是體外實驗中兩種細胞的運動能力和侵襲性均增長3～5倍[19]。緊接著，他們又利用報告基因分析驗證了之前的結果并闡述了可能的發生機制：(1)miRNA-9是直接作用于E-cadherin mRNA 3′UTR，下調其表達水平，進一步激活β-catenin信號途徑，使編碼血管內皮生長因子的基因表達上調，腫瘤血管增生，而增強細胞的運動能力和侵襲性；(2)E-cadherin釋放的β-連環蛋白分子可能進入細胞核并激活調控腫瘤轉移基因；(3)E-cadherin的丟失觸發EMT或介導系列下游基因的轉錄水平或信號通路發生改變，參與轉移細胞的擴散[20]。也就是說，在這部分腫瘤中，miRNA-9上調可以負性調控E-cadherin的表達，啟動腫瘤轉移級聯反應，增加腫瘤細胞的運動能力及對基質層的侵襲力，促進腫瘤轉移的發生。反之，在高度惡性腫瘤的臨床治療過程中如果能應用miRNA-9抑制劑則可以反轉這一過程的發生，提高腫瘤患者的生存時間。

3.2 MiRNA-9在非腫瘤性疾病中對E-cadherin表達的影響及其可能的生物活性 柔毛水楊梅活性因子Cardiogenin治療的心肌梗死患者心臟組織中miRNA-9的表達顯著下調(4.92倍)，同時RT-PCR檢測發現這些組織中E-cadherin的表達水平相應地顯著上調[21-23]。因此推測，作為miRNA-9的靶向分子，E-cadherin可能參與調控心肌梗死患者再生心肌相鄰心肌細胞之間閏盤的形成過程，促進梗死心肌的修復。當然，在體外培養細胞或者心肌梗死動物模型中上調或者敲除miRNA-9的表達對細胞生長或疾病康復的影響還需要進一步探索，以期能進一步驗證miRNA-9對E-cadherin表達的調控和兩者相互作用對心肌梗死患者心肌修復過程的卓越貢獻。

4 小 結

綜上所述，隨著醫學對miRNA研究的不斷深入，各類miRNA的生物結構和功能日趨清晰。近年來，miRNA-9以其獨特的生物學特性引起了廣大科學愛好者的興趣。研究表明其分布具有組織特異性和非對稱性，在不同腫瘤疾病中表達情況不一，對眾多下游靶分子的調控效應各異。如本綜述所述，在高侵襲性肝癌、乳腺癌和永生化的乳腺上皮細胞以及用柔毛水楊梅活性因子Cardiogenin治療的心肌梗死患者心肌組織中miRNA-9和E-cadherin的表達水平呈負性相關，而在黑素瘤細胞中二者表達水平卻呈現出正性相關。該現象的可能解釋為miRNA-9既可直接作用于E-cadherin的mRNA，也可通過NF-κB1等中間分子中轉作用于E-cadherin，而不同腫瘤組織中各基因表達譜不盡相同，故miRNA-9發揮作用的微環境也不同，對靶分子E-cadherin的調節通路起作用程度主次不一而產生不同的影響[19]。但是，其共同的作用特點是都參與惡性腫瘤轉移和梗死心肌修復的調控，只是具體到個別腫瘤其調控機制不完全一致。這樣臨床就可以在弄清單一腫瘤類型中其作用機制的基礎上采取不同的措施遏制其對腫瘤轉移的誘導，從而控制晚期腫瘤的發展，延長患者的生存時間；促進其對梗死心肌修復作用的正向調控，提升心血管疾病的康復可能性和康復速度，以期同時貢獻于腫瘤和心血管疾病兩大嚴重影響人類生存質量病患的轉歸。

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Research progress of the regulation of small molecule RNA-9 to epithelial cell calcium sticky protein.

XIAO Jian-hua1,DONG Zi-qiang1,YOU Yan2.1.Department of Urology,the First College of Clinical Medical Sience,China Three Gorges University/Institute of Urology,China Three Gorges University,Yichang 443003,Hubei,CHINA;2.Renhe Hospital of China Three Gorges University,Yichang 443003,Hubei,CHINA

Epithelial cell calcium sticky protein(E-cadherin)is involved in the functional activities of many normal cells and tumor cells.Its expression level is regulated by microRNAs(miRNA)and other factors,which makes the important roles of miRNA-E-cadherin signaling pathway in variety of diseases have been widely concerned.In this paper,the regulation of miRNA-9 to expression of E-cadherin in different tumor diseases,non-cancer diseases or during tumor progression were reviewed.

E-cadherin;miRNA;Tumor;Regulation

R329.2+8

A

1003—6350（2016）07—1135—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.07.036

2015-04-29)

董自強。E-mail：dzq8678@yahoo.com.cn