miRNA let—7對疾病調控機制的研究進展

王婷婷 王桂香 張俊繪

[摘要] 微小RNA（miRNA）是一種高度保守的單鏈小分子RNA，具有調控組織細胞的生長發育、分化以及凋亡的作用。let-7 miRNA家族是目前研究最為廣泛的miRNA家族。let-7能夠在人體外周血以及體液中穩定存在，其表達以及平衡狀態的維持受到調控因子的相關作用來實現。這些調控通路的異常將導致let-7家族的表達異常，就從而導致腫瘤，高血壓，癲癇，心血管等疾病的發生。因此，監測let-7表達水平可預防、治療與其相關的疾病。本文主要綜述了miRNA let-7對這些疾病的調控機制的研究進展。

[關鍵詞] miRNA let-7；機制；基因表達；研究進展

[中圖分類號] R563.9 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）12（a）-0053-04

微小RNA（microRNA，miRNA）屬于一種單鏈非編碼RNA，能夠對基因的表達過程進行調控，還能夠調控組織細胞的時序發育。人類基因組已經編碼了超過2000個miRNA[1]，miRNA能夠對基因的表達過程進行調控，成熟的miRNA首先通過與蛋白質結合，形成RNA的誘導沉默復合體（RNA-induced silencing complex，RISC），然后RISC通過與靶mRNA 3′端的非編碼區域進行結合，降解靶RNA，從而調控基因的表達[2]。此外，miRNA還能夠通過與靶mRNA 5′末端的聚嘧啶序列進行結合來抑制翻譯過程。miRNA與多種腫瘤疾病、心血管疾病、炎癥等的發生密切相關[3-10]。let-7屬于miRNA家族成員中的一種。到目前為止，共發現了13個let-7家族成員，即let-7a-1、let-7a-2、let-7a-3、let-7b、let-7c、let-7d、let-7e、let-7f-1、let-7f-2、let-7g、let-7i、miR-98和miRNA-202。Let-7的生成過程復雜。首先在RNA聚合酶Ⅱ的作用下，在細胞核內形成let-7的初始物質（pri-let-7）；然后再經過酶-蛋白復合體（RNase Ⅲ Drosha和Pasha（DGCR8）的切割作用，形成一個類似于發夾結構的前體物質（pre-let-7），并通過Ran-GTP（一種GTP結合酶）將其轉運到細胞質中，經過核糖核酸酶（RNase Ⅲ Dicer）進行切割作用，形成一個成熟的雙鏈let-7；最后，成熟雙鏈let-7通過與Dicer等蛋白的結合形成RISC，然后降解掉其中的一條miRNA，從而形成成熟單鏈miRNA[11]。let-7家族參與多種疾病的發生，可為疾病的預測及治療提供一個新的靶點[12]。本文通過以下5個方面闡述let-7對疾病的調控機制。

1 miRNA let-7 在腫瘤組織中表達

腫瘤在世界上死亡率較高，難以治愈。近幾年來，關于let-7家族對于腫瘤的影響研究得到越來越多的學者關注，其中包括let-7對于肝癌，乳腺癌，卵巢癌，肺癌[13]等的研究。腫瘤的形成與腫瘤細胞的侵襲、轉移密不可分。高遷移率蛋白A2（high mobility group A2，HMGA2）能夠參與腫瘤的遷移以及侵襲過程，而腫瘤細胞的侵襲行為是通過上皮間轉換（epithelial-mesenchymal transition，EMT）實現的，這一過程使得細胞失去原有極性，降解細胞外基質，從而具備遷移及侵襲能力，故EMT過程的實現與HMGA2有關[14]。Liu等[15]發現口腔內的鱗狀癌細胞中let-7表達水平下降，而HMGA2的表達水平上升，與EMT活化基因的表達水平呈現正相關的關系；通過共轉染實驗研究發現let-7能夠對高遷移率蛋白產生抑制作用，抑制EMT過程。let-7對HMGA2的抑制機制主要通過與3′-UTR結合而進行的。當破壞3′-UTR位點后，HMGA2失去let-7的抑制作用，從而向腫瘤細胞轉化[16]。此外，腫瘤的形成還受到Fas的調節。Fas屬于一種腫瘤壞死因子受體，主要包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α），Fas的配體（FasL）等，其通過與細胞表面調控凋亡的受體結合而誘導細胞凋亡。Geng等[17]將let-7抑制劑應用于結腸癌患者后，Fas呈現出高表達，促進結腸癌細胞的凋亡。因此，活化Fas能夠對let-7的生物合成過程起到抑制作用，let-7能夠破壞Fas的轉錄過程，從而對Fas的表達產生影響，let-7的過度表達也會影響Fas的形成，故兩者之間形成了一個雙向性的反饋調節通路，影響腫瘤細胞的凋亡。MAPK屬于一種腫瘤信號轉導途徑，其主要包括三種轉導通路，p38信號通路主要能夠介導細胞的凋亡，促進炎性反應形成，是轉導途徑中的一種。Toll樣受體4（Toll-like receptors 4，TLR4）屬于Toll樣家族受體成員，在多種惡性腫瘤中均有表達[18]，是p38信號通路的上游基因，能夠激活p38信號通路。徐戰戰[19]通過對卵巢癌組織中let-7i，TLR4以及p38磷酸化水平的研究發現，let-7i在卵巢癌組織中呈現出過表達狀態，TLR4以及p38磷酸化水平降低，即let-7i能夠對TLR4起到抑制作用，從而破壞p38的磷酸化水平，發揮抗卵巢癌的作用。

2 miRNA let-7在心臟疾病中表達

心臟病嚴重威脅人類的健康，其主要死因是心肌血液供應障礙及心臟缺血缺氧。let-7對心血管疾病產生有影響。Li等[20]通過對大鼠的心肌組織進行研究，發現心肌缺血的組織中β腎上腺素能受體（β1-AR）的表達升高，let-7e的表達下調。機制在于let-7家族能夠通過與β族受體中的mRNA 3′非編碼區進行結合，從而干預β1-AR蛋白的表達。Yue等[21]通過對患有心衰的大鼠模型進行研究，發現其let-7a的表達水平升高；通過抑制let-7a的表達能夠對大鼠缺血缺氧的心衰狀態進行改善，其機制是在心衰早期階段，β表達能夠表達水平升高，從而激活環磷腺苷-蛋白激酶A（cyclic-AMP-protein kinase A，cAMP-PKA）、β1-AR的信號通路，這一信號通路主要通過作用于GATA4因子，即一種特異性的心臟核轉錄因子，同時也是cAMP-PKA這一信號通路的下游分子，對let-7a的表達起到正向調控的作用。因此，在GATA4的作用下，let-7a的表達升高，然后通過與β表達升高的mRNA 3′非編碼區進行結合，抑制β1-AR的表達；通過負反饋的方式來改善大鼠模型的心衰狀態。let-7除調節心臟受體外，在高血壓所導致的心肌肥厚患者中，let-7c呈現出高表達，主要機制是let-7c能夠作用于肌侵蛋白（myotrophin，MTPN）的3′非編碼區域，從而調控MTPN的表達；而MTPN能夠促進心肌肥厚的形成[22]。因此，let-7c能夠起到抑制心肌肥厚的作用。此外，let-7可以作用于心肌細胞的電壓門控鈉離子通道以及L-型鈣離子通道來對心臟的電生理產生影響，從而影響心律失常的發生[23]。

3 miRNA let-7在癲癇中的表達

癲癇是一種較為嚴重的神經系統疾病，具有反復發作的特點，部分屬于難治性癲癇，死亡率較高。癲癇發病機制目前有以下說法：神經元的突觸結構出現異常、炎癥、神經元的凋亡等。在早期的研究[24]中發現，let-7家族參與多種神經系統疾病的形成，其中包括阿爾茨海默病、腦卒中以及中樞神經系統炎癥。癲癇的發病機制與上述的神經系統疾病相似。Hu等[25]研究者通過對癲癇的動物模型進行研究，發現其神經組織中miRNA出現差異性表達；若抑制miRNA的表達水平，則癲癇的發作程度出現變化。Cimadamore等[26]研究發現，let-7i高表達升可以促進神經元的分化，并參與神經的再生過程。歐書[27]以大鼠作為實驗對象，對let-7i，TLR4在癲癇大鼠腦組織中的表達情況進行研究，發現let-7i在癲癇動物模型腦組織中表達水平降低，差異有統計學意義；而TLR4表達水平升高，兩者之間呈負相關。TLR4作為炎性因子，存在于細胞表面，是模式的識別受體，主要通過對脂多糖（LPS）的介導作用引起炎性反應；同時，其還能對受損以及應激狀態產生的配體進行介導，從而導致炎癥。TLR4可以通過NF-kB途徑來激活TNF-α、IL-6、IFN-γ等因子的表達，這些炎性細胞因子在癲癇形成過程中發揮了重要的作用[28]。因此，let-7i對于癲癇的影響主要在于其能夠對TLR4進行調節。

4 miRNA let-7在高血壓中的表達

隨著人們生活水平的提高，高血壓的發病率逐漸升高，這是心腦血管疾病發病的主要原因。Nakano等[29]研究發現，在高血壓患者血管中，脂蛋白滯留時間延長，let-7e是低密度脂蛋白受體，故let-7家族參與高血壓的發病過程。Wang等[30]研究者發現，高血壓患者的血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）呈現異常表達，而其中miRNA家族成員能夠作用于VEGF，從而影響其形成，并對高血壓疾病產生影響。李晶等[31]通過對原發性高血壓患者外周血標本的采集，應用PCR法檢測miRNA家族成員的表達情況，發現let-7e，miRNA-605高表達，而miRNA-206、miRNA-1236低表達，其發病機制可能由于miRNA家族成員能夠對血管的再生、動脈粥樣硬化、抗血栓等產生一定程度的影響，但是其結果存在一定爭議，有待進一步研究。

5 miRNA let-7在子癇前期中的表達

隨著對miRNA生物功能研究的拓展，學者們開始關注miRNA對子癇前期的影響。Pineles等[32]對子癇前期（preeciampsia，PE）患者進行研究，通過采集胎盤組織，對miRNA 的表達水平進行了分析，發現在子癇前期孕婦胎盤組織中，miRNA表達上調。Noack等[33]則是運用PCR技術對5例子癇前期患者的胎盤組織中let-7家族成員的表達水平進行分析，發現let-7b呈現高表達。許銀燕等[34]收集了20例正常孕婦以及20例子癇前期孕婦的胎盤組織，應用PCR擴增法，對let-7i在胎盤組織中的表達水平進行研究，發現let-7i在PE患者胎盤中低表達。王丹丹[35]通過let-7家族成員中的let-7a、let-7b、let-7g、let-7i在重度子癇前期患者外周血中的表達水平進行了相關研究，發現4種let-7家族成員在正常人體內以及子癇前期患者體內都有表達，其中let-7a、let-7g在重度子癇前期患者體內異常表達，可能參與了疾病的發生。正常妊娠婦女外周血中let-7的表達水平與PE患者表達水平存在差異，但其對子癇前期發病機制的影響尚缺乏有效證據。子癇前期的發生是由胎盤的缺血及缺氧導致的。當胎盤滋養細胞的侵襲能力減弱時，會導致胎盤的淺著床，而胎盤滋養細胞在生物學行為上同腫瘤是相似的。因此，推測let-7家族對PE產生影響可能與腫瘤相同。總體而言，PE患者外周血中let-7表達差異的研究還處于初級階段，機制尚不明確。

綜上所述，let-7家族對疾病的影響很廣泛，而且易于監測，可以將其作為疾病的預測、診斷的生物標志。let-7家族具有巨大的生物學價值，可為今后的臨床診斷與治療提供重要的參考依據。目前，關于let-7家族對腫瘤以及心血管疾病、癲癇的影響機制說法眾多，而且高血壓以及子癇前期的發病機制仍不明確，以上問題均有待于進一步研究。

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（收稿日期：2018-07-17 本文編輯：王 蕾）