miR-181家族基因SNPs及CNV在系統性紅斑狼瘡疾病的研究進展①

何永玲

(桂林醫學院附屬醫院檢驗科，廣西 桂林 541001)

系統性紅斑狼瘡(Systematic lupus erythematosus, SLE)是一類病因不明的慢性自身免疫性疾病，主要以抗自身抗體的產生并引起機體多個器官的免疫損傷為特點。疾病活動的進展、并發感染和心血管疾病是引起SLE患者死亡的主要原因，而按性別和年齡進行標準化后，SLE患者的標準化死亡率是普通人群的2.6倍[1]。近20多年來，流行病學的調查資料顯示SLE發病率和死亡率在歐洲地區的丹麥、法國和英國雖有下降的趨勢，但在中/美洲和亞洲某些國家包括我國一些地區卻呈現上升的趨勢[2-5]。因此，開展SLE的病因學研究，深入了解SLE的發生發展，對SLE早期有效防治具有極其重要的意義。筆者就miR-181基因簇在系統性紅斑狼瘡疾病中的研究進展做一系統綜述。

1 miRNA和miRNA基因簇

1993年，Lee等[6]通過對秀麗隱桿線蟲(caenorhabditis elegans, C.elegans) 的lin-4基因研究發現了首個miRNA分子。lin-4基因表達的終產物不是蛋白質，而是生成長約22個核苷酸序列的小RNA分子，該分子可以和C.elegans的異時基因lin-14基因mRNA的3’UTR結合，導致lin-14蛋白合成減少。2000年，科學家通過對C.elegans的研究發現了第二miRNA，即let-7。Let-7可轉錄最終生成長度為21個核苷酸的RNA，該RNA可通過堿基互補配對與線蟲的lin-14，lin-28，lin-41，lin-42和daf-12等異時基因的3’UTR結合，從而調控這些基因的表達[7]。此后，新的miRNA分子在不同物種中陸續地被科學家們發現。目前被發現的miRNA已達數千種，而人體中被發現的約含3479種。miRNA的發現為開啟基因轉錄后調控領域奠定了堅實的基礎。

miRNA的形成是經過轉錄、加工、成熟的過程，并伴有多種酶的參與[8]。首先，miRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用轉錄生成長度約1 kb，且含有2個環狀結構的初級產物pri-miRNA[9-10]。在輔助因子DGCR8(diGeorge syndrome critical region gene 8, DGCR8)的幫助下，pri-miRNA被Drosha識別并剪切掉其莖環狀結構，生成長度約70個核苷酸的前體pre-miRNA，莖環狀結構之外的部分大多在細胞核內被降解[11]。隨后，轉運蛋白Exportin 5通過與pre-miRNA環狀結構的識別和結合，從而使細胞核內的pre-miRNA轉運到細胞質[12]。RNaseⅢ酶Dicer對細胞質中的pre-miRNA進行切割最終生成長約22個核苷酸的雙鏈RNA[13-14]。Argonaute蛋白與該雙鏈RNA解旋后的其中一條單鏈RNA相結合形成基因沉默復合物RISC(RNA-induced silencing complex, RISC)，又稱為miRNPs，該復合物可以與靶基因mRNA的3’UTR區發生特異性結合，從而導致靶mRNA發生降解或翻譯抑制[15]。

miRNA基因多數位于蛋白編碼基因的內含子區，也可位于長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)的內含子區內，有部分miRNA基因與lncRNA基因的外顯子區重疊，有些甚至同時來自基因的內含子和外顯子[16]。miRNA基因存在的形式可以為單拷貝或者成簇聚集的基因簇，可通過一個共同的啟動子轉錄生成多順反子，再經過加工生成多個獨立的成熟miRNA分子。基因簇的各個成員在功能上具有疊加效應的特點，對某些生物活動起到相互協調的作用，以確保生命活動的有序進行[17]。目前已有大量的miRNA基因簇被發現，而miR-17-92基因簇是目前被研究得最多的基因簇。

2 miR-181基因簇及其旁系同源基因簇

microRNA(miRNA)是近年來人類又一重大發現的單鏈非編碼小RNA分子，長約19-25 個核酸，進化上高度保守，約占人類基因組的1%。miRNA可特異性識別并以堿基互補配對的方式與靶基因的mRNA 3’非翻譯(3’untranslational region，3’ UTR)結合，引起mRNA的降解或翻譯抑制，從而對轉錄后水平的靶基因mRNA表達進行調控。研究證實miRNA參與了細胞的增殖、分化、發育和代謝等多種生物學行為，是目前國內外研究的熱點之一[18]。人類miR-181家族成員位于3條獨立的染色體上，miR-181a/b-1位于1號染色體上；miR-181a/b-2位于9號染色體上；miR-181c/d則位于19號染色體上。miR-181家族成員包括了miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d，其中miR-181a有miR-181a-1和miR-181a-2兩個亞型編碼，miR-181b有型編碼。人類miR-181家族成員包括了 miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d，其中miR-181a有miR-181a-1和miR-181a-2兩個亞型編碼，miR-181b有miR-181b-1和miR-181b-2兩個亞型編碼，miR-181家族成員位于3條獨立的染色體上，miR-181a/b-1位于1號染色體上；miR-181a/b-2位于9號染色體上；miR-181c/d則位于19號染色體上。

3 miR-181基因家族與系統性紅斑狼瘡

很多前瞻性文獻已報道了miR-181家族成員可能與心血管疾病、多種腫瘤、病毒感染及自身免疫性疾病等的發生、發展密切相關[19-22]。但截止目前，關于miR-181家族成員(miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d)與系統紅斑狼瘡相關的研究甚少。國外研究學者Lashine等[23]采用實時熒光定量PCR，在兒童系統性紅斑狼瘡患者的外周血中發現miR-181a的表達顯著下調，而PCAF基因的表達明顯上調，他們推測miR-181a可能通過調控靶蛋白PCAF來影響Hdm2泛素化及P53釋放從而誘導細胞凋亡，更為重要的是miR-181a的表達水平與系統性紅斑狼瘡的活動性指數相關。該結論表明miR-181a可能與系統性紅斑狼瘡發生發展密切相關。最近Li等[24]研究采用了qRT-PCR檢測miR-181a在系統性紅斑狼瘡中的表達情況，結果表明，系統性紅斑狼瘡患者miR-181a的血清水平顯著高于正常健康組，miR-181a的表達水平與系統性紅斑狼瘡活動程度及無進展生存期密切相關，提出miR-181a可能對系統性紅斑狼瘡的診斷和評估具有重要作用。然而，該研究者中系統性紅斑狼瘡患者miR-181a的表達水平與前者的研究結果相反，miR-181a在系統性紅斑狼瘡患者中的表達水平到底如何，尚存爭議。最近，國內學者陳明坤等[25]也采用了qRT-PCR法檢測系統性紅斑狼瘡患者血清中miR-181a的表達水平，并分析其與臨床特征的關系。研究發現系統性紅斑狼瘡患者中miR-181a的相對表達量顯著增高，其表達水平與血沉、C反應蛋白和系統性紅斑狼瘡的活動評分呈正相關，提示血清miR-181a可能有助于評估系統性紅斑狼瘡的病情。然而，以上學者都集中在系統性紅斑狼瘡患者中miR-181a表達情況及其臨床意義的研究。在系統性紅斑狼瘡中動物模型及細胞體外培養中的研究，目前國內外尚未見文獻報道。miR-181家族的其他基因在系統性紅斑狼瘡中的表達如何、miR-181家族基因突變與系統性紅斑狼瘡發生是否相關未見文獻報道。故此，迫切需要明確miR-181家族基因與系統性紅斑狼瘡中的關系，它在系統性紅斑狼瘡發生中的表達調控的分子機制。

單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)主要是指在基因組水平上由于單個核苷酸變異所引起的 DNA 序列多態性，是人類可遺傳變異中最常見的一種，是個體或者群體之間遺傳差異最主要的表現形式。SNPs 在人類基因組中廣泛存在，占人類基因序列變異大多數的SNPs 的篩選及其檢測正成為研究者們廣泛關注的焦點。因此，研究SNP有助于解釋不同群體和個體對疾病，特別是對復雜疾病的易感性，以及對各種藥物的耐受性和對環境因子反應的表型差異。人類基因計劃組掃描發現，miR-181家族(miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d)基因存在多種功能性多態性位點，由于基因多態性存在種族、民族和地域間差異，在不同的種族、民族和地域之間，很多疾病的發病率存在著明顯的不同，雖然環境、生活習慣等因素在疾病的發生過程中起著一定的作用，但不同民族在遺傳背景上的差異是導致疾病易感性不同的一個重要因素。

拷貝數變異(copy number variant，CNV)是指廣泛存在于人類基因組中的，從1 kb至3 Mb范圍內的DNA片段插入、缺失、重復及其互相組合衍生出的復雜染色體結構變異，可通過破壞基因的調節區域或者編碼蛋白的活性部分而影響基因的表達，從而引起疾病或疾病表型的多樣性。CNV和SNPs一起成為人類表型變異的兩個重要來源，是近年來研究的重點和熱點。一些基因CNVs在系統性紅斑狼瘡發生發展中可能起著重要的作用。但截止目前，關于miR-181家族基因CNVs與系統性紅斑狼瘡的相關性研究目前國內外尚未見報道。miR-181家族基因CNVs在系統性紅斑狼瘡發生發展中是否起作用，目前尚不清楚，有必要深入研究其在系統性紅斑狼瘡發病中的作用。聯合使用具有互補性的SNPs和CNV兩個遺傳學標記，探索miR-181家族基因遺傳變異與系統性紅斑狼瘡發生發展的相關關系，有助于揭示缺系統性紅斑狼瘡 miR-181家族基因異常表達的分子機理，并鑒定出新的易感基因，找到系統性紅斑狼瘡診治新的靶點。

miR-181家族基因簇是一個具有豐富生物學功能的基因簇，可調控數十種靶基因蛋白的表達，是人體多個器官、系統發育的必須分子。雖然目前關于miR-181家族基因簇與系統性紅斑狼瘡疾病的相關性研究還處在起步階段，但其在系統性紅斑狼瘡疾病診斷和治療方面展現出的潛在價值是毋庸置疑的。相信隨著研究的不斷深入展開，miR-181基因簇將會有廣闊的應用前景。