Lin28與腫瘤關系的研究進展

彭加祺++歐陽曉暉++蘇秀蘭

[摘要] Lin28在結構上是一種高度保守的RNA結合蛋白，其在胚胎干細胞內大量表達，可以促進細胞快速增殖。同時Lin28在多種腫瘤組織或腫瘤細胞系中高表達，可以促進腫瘤細胞的增殖、腫瘤細胞的轉移以及腫瘤細胞的耐藥，與患者的預后不良有關。在機體內，Lin28的異常表達常常反映了機體的異常狀態，包括炎癥或腫瘤的發生。目前闡明細胞癌變機制、演進與預防治療方向是研究的熱點，而Lin28將成為新的分子指標。

[關鍵詞] Lin28；miRNA；Let-7；腫瘤

[中圖分類號] R733 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）01（b）-0033-04

Research progress of the relationship between Lin28 and tumor

PENG Jiaqi1，2 OUYANG Xiaohui1 SU Xiulan1

1.Clinical Medical Research Center， the Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， Inner Mongolia Autonomous Region， Huhhot 010050， China； 2.Graduate School， Inner Mongolia Medical University， Inner Mongolia Autonomous Region， Huhhot 010110， China

[Abstract] Lin28 is a highly conserved RNA binding protein structure. It can promote the rapid growth of embryonic stem cells and more expression in stem cells. It plays an important role in the growth and development of the body， such as the development of tumors. Lin28 is highly expressed in a variety of tumor tissues or tumor cell lines， which can promote the proliferation of tumor cells and tumor metastasis， which is associated with poor prognosis of patients. In the body， the abnormal expression of Lin28 often reflects the abnormal state of the body including inflammation or tumor. Now the direction to clarify cell canceration and evolution mechanism and prevention treatment is a hotspot of research. Lin28 will become the new molecular marker.

[Key words] Lin28； miRNA； Let-7； Tumor

Lin28作為一種新的RNA結合蛋白（RNA binding protein，RBP），最早于秀麗隱桿線蟲中發現，它在正常細胞分裂、分化過程中對多種靶向基因具有反饋調控作用。研究Lin28與腫瘤的發生、轉移以及耐藥已經成為當前分子生物學研究熱點之一，近年來隨著對Lin28功能的深入研究發現，它對腫瘤細胞的分化、代謝、增殖具有調控作用。理解Lin28對細胞癌變、癌變細胞轉移、耐藥，以及如何抑制腫瘤細胞增殖、預測療效有重要的意義[1-2]。

1 Lin28的基本結構和功能

RNA結合蛋白（RNA binding protein，RBP）結合mRNA或非編碼RNA，形成一個復雜的結構稱為信使核糖核蛋白顆粒（mRNPs），通過mRNPs調節轉錄后的基因表達，主要表現在參與基因編碼序列（coding sequence，CDS）的轉錄、mRNA的合成及轉運、poly（A），維持RNA的穩態防止其失活，以及在細胞中起著定位和翻譯控制RNA等作用。Lin28是一種RNA結合蛋白（RNA binding protein，RBP），主要表達于細胞的胞漿內，細胞核內也可以少量表達。目前發現的Lin28是一類小于30 kD的蛋白，其有Lin28A和Lin28B兩種類型結合蛋白，它們有相似的結構和功能。Lin28的RNA結合蛋白結構域中包含一個冷休克結構域（cold shock domain，CSD）和兩個CCHC鋅指結構，這些空間結構在與靶RNA結合過程中有重要意義。Lin28B還存在哺乳動物細胞核內定位序列，提示Lin28B也可以定位在哺乳動物細胞核內（Lin28結構示意圖見圖1[3]）。研究顯示，Lin28僅表達于分化程度低的細胞內然而在高分化、成熟細胞中明顯低表達甚至不表達。Lin28對細胞最重要的作用就是在于它可以維持細胞不斷增殖、去分化，目前已有研究證實在高分化細胞內聯合導入Lin28與NANOG等基因，可使成熟的、高分化的體細胞出現去分化現象[4]。在體外實驗中，Lin28的過度表達可能導致小鼠腎母細胞瘤、肝母細胞瘤的發生。在多種癌細胞內都存在Lin28異常表達，包括在肝癌[5]、腎癌[6]等，Lin28蛋白在惡性生殖細胞腫瘤所有亞型中均顯示高表達[7]。這些發現暗示Lin28可作為一種重要的癌基因標志，Lin28表達失調可以誘導癌癥的發生。

CSD：冷休克結構域；CHCC：CCHC鋅指結構

圖1 Lin28A、Lin28B結構示意圖

2 Lin28與腫瘤的發生

微小RNA（microRNAs）是一類內源性的、長度約為23個堿基序列、不編碼蛋白質、單鏈低分子RNA，可以通過與靶mRNAs的特定位點結合，誘導靶mRNAs合成蛋白質或阻遏其翻譯。在細胞內Lin28與miRNAs的合成加工有密切聯系。目前，Lin28/let-7通路的研究較為深入。let-7家族包含12個成員：let-7a-1，-2，-3；let-7b；let-7c；let-7d；let-7e；let-7f-1；let-7f-2；let-7g；let-7i和人類特有的miR-98[8]。研究發現，let-7家族的靶mRNAs大多數是癌相關基因，包括c-myc、K-ras等。let-7家族成員均具有抑制Lin28的表達的功能，let-7家族在胚胎細胞階段不表達但是在高分化的細胞內顯著表達。在大多數癌細胞系、干性細胞內中均發現let-7家族調控失活，且具有組織細胞特異性和時序性的特點，由此可以推斷let-7家族為抑癌基因，且其表達下降與多種腫瘤的發生及發展有關[9-10]。Lin28是原始let-7 miRNA剪接的分子基礎，Lin28蛋白可以通過磷酸化、泛素化進行翻譯后修飾，抑制低分化細胞中let-7前體miRNA（up-let-7）加工為成熟的let-7 miRNA。在Lin28的存在下，let-7前體被尿苷酸化，進行針對性降解，而尿苷酸化之后的up-let-7就不能被Dicer酶加工，進而阻遏let-7的后續合成。Lin28與let-7家族之間相互抑制，存在相互負反饋調節作用，在let-7的成熟過程中Lin28起負反饋調節作用，同時Lin28也是let-7的調控基因，let-7可以同時結合到Lin28 UTR 端而抑制其表達，Lin28與let-7通路見圖2[11]。已經有大量的證據表明Lin28/let-7雙向負反饋機制可以與一些細胞因子（如scr家族、myc家族、NF-κB）結合，形成一個復雜的因子調節系統參與癌癥的發生[12]。研究發現[13]，在大多數胰腺癌組織中Lin28B明顯表達，且癌細胞的分化程度與Lin28表達的強度相關，在正常胰腺組織中C-myc蛋白幾乎不表達，但是在40例胰腺癌患者中有26例C-myc蛋白表達呈現陽性，同時線性相關分析研究表明胰腺癌組織中Lin28與C-myc的表達水平正相關。黃孝文等[14]發現，在散發性聽神經瘤組織中Lin28的表達明顯下調而let-7的表達量上調，相關性分析表明，let-7與Lin28的表達在腫瘤組織中的表達量呈現明顯負相關。在人類胚胎干細胞和體細胞中，許多基因直接結合Lin28，超過6000個基因已被發現具有Lin28應答元件（LRES），不僅是在基因的非翻譯區有Lin28直接結合的應答原件同時基因的開放閱讀框架（ORF）也含有該結構，例如細胞周期蛋白A、B、D、細胞周期蛋白依賴性激酶2，細胞分裂周期2和胰島素樣生長因子（IGF2）[15]。

圖2 Lin28/let-7環路

Lin28/let-7通路也起著橋接炎癥和腫瘤的作用，由于腫瘤引起的炎癥和腫瘤的發生、發展和轉移有關，這種效應往往有炎癥因子參與，例如NF-κB家族。有學者在乳腺癌細胞系中發現肉瘤病毒基因可以瞬時激活NF-κB家族，與Lin28基因特定位點結合促進Lin28高表達、抑制let-7的表達，let-7的低表達可以刺激乳腺癌細胞系內IL-6的含量增多，而IL-6對NF-κB家族起到了正向調節作用，進而Lin28/let-7/IL-6形成了一個完整的正反饋調節環[16]。研究發現，COX2抑制劑阿司匹林和塞來昔布通過抑制Lin28的表達，進而抑制IL-1的含量，減輕細胞炎性反應[17]。Lin28/let-7通路被認為是保持細胞正常生理活動的最主要原因。這一通路的功能調節障礙勢必會引起細胞發育異常、炎癥甚至腫瘤的發生[18]。

在多功能干細胞中，Lin28蛋白可以通過磷酸化、泛素化進行翻譯后修飾。在Lin28的存在下，let-7前體通過TUT4尿苷酸化，進行針對性降解，從而阻止let-7的加工成熟，這就導致let-7靶基因的去阻遏，包括癌基因（Ras/c-Myc）以及細胞周期蛋白D1和D3。導致細胞的增殖。在Lin28低表達的細胞中，前體let-7可以加工成熟，從而阻斷促有絲分裂因子的表達（如ras、c-myc、HMGA2）和細胞周期因子（cyclin D1、D3、CDK4）的表達。在細胞開始分化后，let-7 miRNA靶向抑制Lin28 mRNA的轉錄（圖2虛線箭頭），建立一個正反饋，有助于促進分化。

3 Lin28與腫瘤細胞轉移

在肝癌中Mcdaniel等[19]發現Lin28的高表達可增加肝癌細胞向遠處轉移的能力，研究發現在膽囊癌細胞中Lin28/let-7 通路可以通過降解腫瘤細胞外基質進而影響腫瘤細胞向鄰近正常細胞侵襲、轉移的能力。微小RNA被認為是與乳腺癌發生相關巨噬細胞產生的重要因素，復發轉移乳腺癌組織中Lin28的表達水平明顯高于原發病灶，在乳腺癌細胞中Lin28/let-7相互調節，形成一條正反饋調節通路，誘導上皮細胞-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）及趨化因子配體18（CCL18）高表達[20-21]，進而提高癌細胞向遠處侵襲的能力。研究發現Lin28A還可以通過改變溶酶體相關膜蛋白（LAMP1）的含量，減少膜性小體跨膜蛋白的合成，跨膜蛋白的減少增加了腫瘤細胞侵襲和轉移的能力。同時有學者也發現在膀胱癌細胞系中，Lin28A抑制了溶酶體相關膜蛋白mRNA的翻譯，破壞溶酶體膜及其他膜性小體結構的穩定性而溶酶體結構異常裂解破壞導致癌細胞向周圍組織侵襲[22]。

4 Lin28與癌細胞耐藥

化療耐藥是限制癌癥藥物治療成功的主要障礙之一，Lin28可以通過調控細胞內let-7低表達而促進raf、ras等癌基因高表達導致腫瘤細胞無限增殖，而且細胞內let-7表達量減少導致乳腺癌，卵巢癌細胞對化療藥物的不敏感[23-24]。在結腸癌細胞中Lin28表達增加或者let-7的表達降低都能夠增加癌細胞對化療藥物的耐藥性[25]。在對肺癌、胰腺癌細胞放療敏感性研究中發現，Lin28能通過K-Ras信號通路來調控放療敏感性，癌細胞內Lin28表達量增加可以使K-Ras表達增加，進而使得肺癌、胰腺癌細胞對放療不敏感[26]。有研究顯示，在用siRNA技術敲低MKN45及MKN28胃癌細胞系中發現Lin28/miRNA107通路，通過調控細胞周期蛋白、p-糖蛋白、拓撲異構酶的表達量的改變，進而引起胃癌細胞化療藥物敏奧沙利鉑敏感性變化[27-28]。p21作為一種重要的細胞周期調控因子，它不僅在正常細胞整個生長階段過程起重要作用，而且與腫瘤發生、發展密切相關，研究發現Lin28過表達的癌細胞株的檢測發現其p21的表達水平明顯增高，進而誘導乳癌細胞對化療藥物的耐藥[29]。

5 問題和展望

腫瘤依然是威脅人類健康的重大因素，是擺在科研人員面前的重大難題。目前尚無根治癌癥的重要方法。對腫瘤的早發現、早診斷、早治療就顯得愈發迫切。Lin28的表達與腫瘤的發生發展密切聯系，有望成為一種檢測癌基因的標志。Lin28作為許多MicroRNA的調控基因，特別是Lin28/let-7調節通路，使人們在認識腫瘤發生發展以及轉移及耐藥的機制上找到了新的思路。目前Lin28與癌細胞的發生發展及預后的調控關系不僅僅局限在let-7等幾個因子上，需要研究者去發現新的上游和下游調控因子。Lin28是否可以成為癌癥治療的新靶點，深入的闡明其作用機制尤為重要。另一方面，對Lin28的研究還應該延伸于生物學領域、醫藥研究方向，為之后抗腫瘤藥物的應用開發提供理論支持。相信Lin28將可以作為腫瘤治療的靶點，為人類攻克癌癥作出貢獻。

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（收稿日期：2016-11-08 本文編輯：張瑜杰）