miRNA-449在腫瘤中的研究進展The Research Progress of MiRNA-449 in Tumors

林愛琴

摘 要

miRNA-449是細胞凋亡、細胞周期阻滯和/或細胞分化的強有力誘導劑，通過調控相關靶基因的表達變化影響細胞周期進程，在腫瘤的發生、增殖和分化中起著重要作用。在這篇綜述中，我們將介紹和討論miRNA-449在細胞命運及腫瘤發生中的最新研究進展，包括miR-34/449 家族的由來;miR-449調控的信號通路及其對細胞命運的影響;以及miR-449在腫瘤中的表達及調控等方面，以便我們更深入地了解miR-449在分化、發育和腫瘤發生中作用。

關鍵詞

miRNA-449;腫瘤;調控

中圖分類號： R730.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 10 . 64

miR-449包括miR-449a/b以及后來發現的miR-449c，他們與p53應答的miR-34屬于同一家族。然而，細胞周期調控的不是p53，而是轉錄因子E2F1誘導miR-449。多項研究結果發現miR-449通過作用多種信號因子抑制腫瘤的生長、入侵和轉移，并促進細胞凋亡和分化，包括NOTCH通路，血管內皮生長因子，RB-E2F通路，WNT-β-連環蛋白信號通路，腫瘤蛋白P53等。

在這篇綜述中，我們總結了目前miR-449決定細胞命運的有關知識，并討論了miR-449在腫瘤中的最新研究進展，包括其在腫瘤中的異常表達及其分子作用機制，從而為未來探索miR-449在細胞調節，以及在腫瘤發生、發展中的作用提供方向。

MicroRNAs

miRNA 是一種小片段非編碼RNA，具有高度保守性與時間、組織特異性，代表了一類新的基因表達調控因子。miRNA在細胞質中通過促進靶基因mRNA降解（完全互補）或翻譯抑制（不完全匹配）調節蛋白質的合成[1]。它們廣泛分布在真核生物和原核生物中，在進化中高度保守，有些miRNA無所不在，而有些僅分布在特定的組織細胞中。近年來研究發現，miRNA參與調節各種生物學過程，包括細胞分化、增殖、運動、凋亡、信號轉導和癌變等。因此，提高對miRNA生物合成和功能的了解有助于我們對疾病發生機制的研究。

MicroRNAs 中的miR-34/449 家族

microRNA-34 （miR-34）被報道在多種人類癌癥中表達異常，其中，miR-34a單獨編碼，其同源物miR-34b和c共享一個共同的初級轉錄。由于其與眾所周知的腫瘤抑制因子p53具有協同作用，被認為是一種腫瘤抑制因子，能夠誘導腫瘤細胞系的凋亡和細胞周期阻滯。miR-34通過EMT轉錄因子、p53和一些重要的信號通路參與上皮間質轉化（EMT），在抑制腫瘤進展中發揮重要作用[2]。

miR-449簇，編碼高度保守的miR-449a、b和c，由于與miR-34具有相似的序列和二級結構而被歸為同一個家族。在人類基因組中，miR-449簇位于5號染色體的高度保守區域，CDC20B基因第二內含子上，該區域已被確定為癌癥易感位點，miR-449a的異常表達可能與腫瘤的發生發展有關。最近報告顯示，miR-449表達受S期促進控制轉錄因子E2F1[3]調控，且其可誘導在腫瘤細胞凋亡，無論p53的狀態如何。此外，還有研究發現miR-449及其宿主基因CDC20B在睪丸和肺組織中表達水平較高，提示它們在這些組織中可能發揮著特殊作用。

miR-449調控的信號通路及其對細胞命運的影響

miR-449或其同源物miR-34可調控多個靶點，調控部分重疊的信號通路。我們將舉例說明細胞命運決定的有關信號通路途徑。

E2F和p53通路

在多種細胞類型中，miR-449被證明可以引起細胞周期阻滯，有些細胞更傾向于表達野生型p53。這主要與細胞周期蛋白依賴性激酶（CDKs）、周期蛋白（Cyclin D1/E2）、CDK調節的CDC25家族磷酸酶（通過活性位點的去磷酸化激活CDKs）、以及E2F轉錄因子等細胞周期調節因子的下調有關[4]。目前研究發現，miR-449阻止細胞進入S期主要通過以下兩種機制：一是直接下調E2Fs的表達;二是通過調控CDKs-Rb-E2Fs信號通路間接抑制E2Fs的轉錄活性。細胞命運的決定是在細胞周期的G1期決定的，在這個階段必須在增殖、靜止、分化、凋亡或衰老之間做出選擇。因此，miR-449是細胞命運決定的潛在調控因子。

miR-449除了可以引起細胞周期阻滯、靜止或分化外，還可以誘導細胞凋亡[4]。其中部分通過下調組蛋白去乙酰化酶HDAC1和SIRT1來激活p53通路，但令人費解的是miR-449也能促進p53缺失細胞的凋亡。而有意思的是E2F通路和和p53通路與miR-449之間的交互調控關系。miR-449對E2F通路是負反饋，對p53通路是正反饋，并加強了E2F1-p53之間的相互依賴[3]。作為對DNA損傷的反應，在癌癥中，轉錄因子p53和E2F1均被解除控制，被激活并可誘導促凋亡基因。然而，E2F1通過誘導p14arf穩定p53，并通過誘導p53同源蛋白TAp73增加p53應答基因的反式活化，而p53的激活通過增加CDK抑制劑p21基因的轉錄編碼導致E2F1的失活。

Notch信號途徑

Notch信號通過受體和配體的相互作用在兩個細胞之間起作用。哺乳動物有四個notch同源基因，Notch1-Notch 4，以及五個notch配體， JAG1、JAG2、DLL1、DLL3-4。配體與其受體的結合導致受體的分裂，進而進入細胞核，誘導分裂家族的多毛增強子表達轉錄抑制因子。活躍的Notch信號通常在未成熟和正在增殖的細胞中被發現。

有研究發現在兩棲類表皮細胞和人類粘液纖毛氣道上皮細胞中有notch信號的特異性表達。Notch蛋白及其配體在肺的發育過程中不斷表達，直至成年;這與miR-449在出生前肺中的表達量最高，并逐漸下降至成年期呈負相關[5]。此外，在肺癌中，notch信號通路可促進ras-介導的腫瘤發生，而miR-449在肺癌中表達下調[6]。可見，Notch信號通路可能與肺的發育以及肺癌的形成有關。

miR-449在腫瘤中的表達及調控

近年來，miRNA-449在腫瘤的發生，增殖和分化中起著越來越重要的作用。有研究[7]發現在肝癌細胞中，轉染miR-449使其過表達后，可以促進肝癌細胞的凋亡、抑制其增殖，而組蛋白去乙酰化酶（HDAC）可通過抑制miR-449激活肝細胞生長因子信號通路。Jeon等[8]發現，miR-449a/b在原發肺癌組織中表達降低，其靶基因HDAC1表達水平升高;而且miR-449a/b和HDAC抑制劑共同處理顯著抑制了肺癌細胞的生長。miR-449b可以下調CCND1和E2F3的表達。另有研究發現miR-449b可以靶向下調CCND1和E2F3表達，調控結腸癌細胞的細胞周期與細胞增殖;miR-449在胃癌組織和細胞系中表達下調[4]。在乳腺癌中，下調的miRNA-449通過靶向腫瘤蛋白D52（TPD52）促進乳腺癌細胞的遷移和侵襲[9]，而miRNA-449b-5p通過抑制CREPT-mediated Wnt /β-catenin信號通路抑制乳腺癌細胞的生長和入侵[10]。從以上研究結果可以發現miR-449在腫瘤中可能扮演著抑癌基因的角色。

在幾項研究中發現[3-5]miR-449的表達與其宿主基因CDC20B共同調控，部分是通過轉錄因子E2F1的反式激活作用實現的。然而，在粘液纖毛分化中觀察到的miR-449表達的強烈增加很難歸因于E2F1，因為在這一過程中該因子的水平保持不變[5]。迄今為止，miR-449表達的組織特異性及在分化過程中被大量誘導的調控機制仍不清楚。然而，可以想象，負責粘液纖毛上皮的轉錄因子可能參與了粘液纖毛分化中miR-449/CDC20B的誘導。由于miRNA與基因之間存在著復雜的網絡調控關系，有關miR-449的表達調控仍需進一步研究。

展望

miR-449在細胞中的作用，是簡單的細胞周期阻滯、永久的分化或衰老，甚至是凋亡，都必須進行嚴格的調控。在未來的研究中，可能會揭示額外的信號通路影響這一決定，以及miR-449為什么優先誘導未分化細胞死亡。為了回答所有關于miR-449在分化、發育和腫瘤發生中作用的問題，需要靶向基因中斷或組織特異性miR-449過表達的動物模型。

參考文獻

[1]Finnegan E F， Pasquinelli A E. MicroRNA biogenesis： regulating the regulators[J]. Crit Rev Biochem Mol Biol， 2013， 48（4）： 51-68.

[2]Zhang L， Liao Y， Tang L. MicroRNA-34 family： a potential tumor suppressor and therapeutic candidate in cancer[J]. J Exp Clin Cancer Res， 2019，38（1）：53.

[3]Lizé M， Pilarski S， Dobbelstein M. E2F1-inducible microRNA 449a/b suppresses cell proliferation and promotes apoptosis[J]. Cell Death Differ， 2010， 17：452-8.

[4]Bou Kheir T， Futoma-Kazmierczak E， Jacobsen A， et al. miR-449 inhibits cell proliferation and is downregulated in gastric cancer[J]. Mol Cancer， 2011， 10：29.

[5]Lizé M， Herr C， Klimke A， et al. MicroRNA-449a levels increase by several orders of magnitude during mucociliary differentiation of airway epithelia[J]. Cell Cycle， 2010， 9：4579-83.

[6]Luo W， Huang B， Li Z， et al. MicroRNA-449a is downregulated in non-small cell lung cancer and inhibits migration and invasion by targeting c-Met [J]. PLoS One， 2013， 8（5）：e64759.

[7]Buurman R， Gürlevik E， Sch？ffer V， et al. Histone deacetylases activate hepatocyte growth factor signaling by repressing microRNA-449 in hepatocellular carcinoma cells[J]. Gastroenterology， 2012， 143（3）：811～820.

[8]Jeon HS， Lee SY， Lee EJ， et al. Combining microRNA-449a/b with a HDAC inhibitor has a synergistic effect on growth arrest in lung cancer[J]. Lung Cancer， 2012 ， 76（2）：171～176.

[9]Zhang Z， Wang J， Gao R， et al. Downregulation of MicroRNA-449 Promotes Migration and Invasion of Breast Cancer Cells by Targeting Tumor Protein D52 （TPD52） [J]. Oncol Res， 2017， 25（5）：753-761.

[10]Jiang J， Yang X， He X， et al. MicroRNA-449b-5p suppresses the growth and invasion of breast cancer cells via inhibiting CREPT-mediated Wnt/β-catenin signaling[J]. Chem Biol Interact，2019 ， 302：74-82.