MicroRNAs調(diào)控細(xì)胞“上皮－間質(zhì)轉(zhuǎn)換”的靶基因及相關(guān)信號(hào)途徑的研究進(jìn)展*

王 婷，楊慶利，冷 靜

（廣西中醫(yī)藥大學(xué) 1.廣西高發(fā)傳染病中西醫(yī)結(jié)合轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，南寧 530200）

細(xì)胞的“上皮－間質(zhì)轉(zhuǎn)換”（epithelial-mesenchy‐mal transition，EMT）過程不僅關(guān)系到正常胚胎發(fā)育[1]、傷口愈合、組織纖維化等病理生理過程[2]，還與癌細(xì)胞從原發(fā)部位向遠(yuǎn)處組織或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的過程密切相關(guān)[3]。在EMT 過程中，上皮細(xì)胞失去連接性和極性，獲得間充質(zhì)細(xì)胞特性，使遷移和侵襲性增強(qiáng)[3-4]。調(diào)控EMT 發(fā)生的因素包括轉(zhuǎn)錄因子（如SNAIL、TWIST、ZEB 等）、代謝因素、microRNAs（miRNAs）及l(fā)ncRNAs 等[5]。miRNAs是一類小的非編碼RNA，通過調(diào)控靶基因的表達(dá)在多種疾病中發(fā)揮重要作用[6]。研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs可靶向眾多基因并抑制其表達(dá)，通過影響特定信號(hào)通路以及代謝通路對(duì)EMT 過程發(fā)揮促進(jìn)或抑制的調(diào)控作用。本文主要從miRNAs 直接調(diào)控EMT 的靶基因和相關(guān)信號(hào)途徑以及miRNAs表達(dá)調(diào)控等方面進(jìn)行綜述。

1 促進(jìn)EMT 發(fā)生的miRNAs 靶基因及其信號(hào)通路

miRNAs 可靶向多種基因并抑制其表達(dá)，通過特定信號(hào)通路促進(jìn)EMT 表型分子表達(dá)和腫瘤細(xì)胞遷移、侵襲或轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)，miR-10b 通過直接靶向E-鈣粘蛋白（E-cadherin）基因CDH1 的3’-UTR區(qū)461和481位核苷酸，下調(diào)其mRNA 和蛋白表達(dá)，但不影響Snail、Slug、Twist 和ZEB 的mRNA 和蛋白表達(dá)。miR-10b 下調(diào)E-鈣粘蛋白的同時(shí)，使N-鈣粘蛋白（N-cadherin）表達(dá)增加，使喉癌Hep-2細(xì)胞獲得間質(zhì)紡錘樣形態(tài)，導(dǎo)致其EMT 并促進(jìn)其遷移和侵襲[7]。miR-10b 還能靶向包含CUB 和Sushi 的多結(jié)構(gòu)域蛋白1（CUB and Sushi multiple domains protein 1，CSMD1）并抑制其在胃癌組織和細(xì)胞的表達(dá)，活化炎癥與癌變相關(guān)的NF-κB 信號(hào)途徑，上調(diào)c-Myc、細(xì)胞周期蛋白D1（CCND1）和眾多EMT 標(biāo)志物表達(dá)，在體外和體內(nèi)促進(jìn)HGC27、MKN74 胃癌細(xì)胞系的侵襲和轉(zhuǎn)移[8]。再者，TGF-β1 誘導(dǎo)的miR-10b 還通過靶向凋亡蛋白酶活化因子1（apoptotic protease activating factor 1，Apaf-1）、同源性磷酸酶和張力蛋白（phosphatase and tensin homolog，PTEN），促進(jìn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞EMT及其增殖和遷移[9]。

在乳腺癌細(xì)胞，miR-137 可直接與骨形態(tài)發(fā)生蛋白-7（bone morphogenetic protein-7，BMP7）mRNA的3’-UTR 結(jié)合而抑制其蛋白表達(dá)，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞發(fā)生EMT 并增強(qiáng)其侵襲力[10]。另外，miR-182 通過靶向SMAD7 3’-UTR 抑制其蛋白表達(dá)，并促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞侵襲和骨轉(zhuǎn)移。其機(jī)制為SMAD7 蛋白水平降低導(dǎo)致其失去抑制TGF-β 誘導(dǎo)的乳腺癌細(xì)胞EMT 的效應(yīng)[11]。同時(shí)，miR-181c 也可靶向SMAD7 mRNA 的3’-UTR，通過調(diào)控TGF-β/EMT 信號(hào)途徑影響骨肉瘤細(xì)胞的侵襲和遷移。但miR-181c 是否通過抑制SMAD7 促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞TGF-β/EMT 信號(hào)途徑還不明確[12]。

在肺腺癌細(xì)胞，miR-214 直接與融合蛋白抑制因子（suppressor-of-fused，Sufu）的3’-UTR結(jié)合抑制其蛋白表達(dá)，通過Hedgehog 信號(hào)通路活化，促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞EMT 和轉(zhuǎn)移[13]。而在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中，miR-150 通過靶向FOXO4 mRNA 的3’-UTR 并抑制其表達(dá)，通過NF-κB/snail/YY1/RKIP 信號(hào)通路使E-鈣粘蛋白表達(dá)降低，導(dǎo)致肺癌細(xì)胞EMT 和轉(zhuǎn)移[14]。在肝癌細(xì)胞，miR-197 通過靶向軸抑制蛋白2（Axis inhibition protein 2，Axin-2）、裸角質(zhì)膜同源蛋白1（Naked cuticle drosophila 1，NKD1）和Dickkopf相關(guān)蛋白2（Dickkopf-related protein 2，DKK2），激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路并促進(jìn)肝癌細(xì)胞EMT 及其侵襲和轉(zhuǎn)移[15]。在甲狀腺癌組織中發(fā)現(xiàn)miR-483表達(dá)上調(diào)，同時(shí)Pard3 蛋白（partitioning-defective 3）表達(dá)下調(diào)。抑制miR-483可促進(jìn)Pard3表達(dá)增加，并抑制TGF-β1 誘導(dǎo)的Tiam1/Rac1 信號(hào)活化以及未分化甲狀腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲[16]。

除上述以外，研究還發(fā)現(xiàn)晶狀體上皮細(xì)胞Spry1 和Spry 2 缺乏可促進(jìn)RTK 介導(dǎo)的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)控激酶1/2 磷酸化和TGF-β 相關(guān)信號(hào)，導(dǎo)致上皮細(xì)胞EMT 和白內(nèi)障發(fā)生。而miR-23b 能通過直接靶向SPRY2 促進(jìn)晶狀體上皮細(xì)胞增殖、遷移和EMT，在白內(nèi)障發(fā)病中起促進(jìn)作用[17-18]。除此之外，miR-494 與環(huán)孢素A 誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞EMT密切相關(guān)。應(yīng)用環(huán)孢素A 可導(dǎo)致miR-494 表達(dá)增加，后者靶向Pten的3’-UTR 區(qū)，抑制PTEN 蛋白表達(dá)[19]。PTEN 是PI3K/Akt 途徑的負(fù)向調(diào)控因子，在該途徑誘導(dǎo)的EMT 過程中發(fā)揮主要作用。PTEN下調(diào)導(dǎo)致PI3K/Akt 信號(hào)途徑活化，促進(jìn)EMT 發(fā)生[20]。而miR-494 是否通過調(diào)控Pten的表達(dá)影響腫瘤細(xì)胞EMT過程等問題還不明確。

2 抑制EMT 發(fā)生的miRNAs 靶基因及其信號(hào)通路

目前研究表明，miRNAs 除對(duì)EMT 發(fā)生過程發(fā)揮促進(jìn)作用外，還通過靶向眾多目標(biāo)基因?qū)?xì)胞EMT發(fā)揮重要的抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，miR-98高表達(dá)可在體外抑制喉鱗狀細(xì)胞癌（LSCC）細(xì)胞EMT相關(guān)基因表達(dá)及其轉(zhuǎn)移和侵襲性，并在小鼠體內(nèi)顯著抑制腫瘤的肺轉(zhuǎn)移。miR-98 直接靶向高遷移率族蛋白A2（High mobility group A2，HMGA2）的3’-UTR 區(qū)并抑制其表達(dá)，導(dǎo)致受HMGA2 調(diào)控的介導(dǎo)EMT 發(fā)生的POSTN 蛋白的轉(zhuǎn)錄抑制[21]。另外，在臨床膀胱癌組織標(biāo)本及其細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)miR-124-3p下調(diào)并伴隨整合素ITGA3上調(diào)，且miR-124-3p過表達(dá)可抑制腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲。進(jìn)一步研究證實(shí)，miR-124-3p 可直接靶向ITGA3，通過FAK/PI3K/AKT 和FAK/Src 信號(hào)通路并調(diào)控N-/E-鈣粘蛋白表達(dá)來抑制EMT 過程[22]。臨床研究還發(fā)現(xiàn)，乳腺癌組織和細(xì)胞miR-138-5p 表達(dá)顯著降低并伴隨菱形結(jié)構(gòu)域蛋白1（rhomboid domain-containing protein 1，RHBDD1）表達(dá)升高。miR-138-5p 過表達(dá)可上調(diào)E-鈣粘蛋白，同時(shí)下調(diào)N-鈣粘蛋白和Vimentin 表達(dá)并抑制乳腺癌細(xì)胞EMT 及其體外遷移和侵襲。進(jìn)而證明，miR-138-5p 通過靶向RHBDD1 發(fā)揮抑制EMT 的效應(yīng)[23]。在前列腺癌組織中檢測(cè)到miR-150低表達(dá)并伴隨瞬時(shí)受體電位（transient receptor po‐tential，TRP）離子通道蛋白M4（TRPM4）高表達(dá)，進(jìn)而證實(shí)miR-150 通過靶向TRPM4 影響腫瘤細(xì)胞EMT。在體外上調(diào)miR-150 可抑制TRPM4 表達(dá)并阻斷β-catenin 信號(hào)通路活化，抑制腫瘤細(xì)胞EMT、增殖、遷移和侵襲，并在裸鼠體內(nèi)抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[24]。miR-202 在子宮內(nèi)膜癌組織中表達(dá)降低。進(jìn)一步研究明確了miR-202通過靶向成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2（fibroblast growth factor 2，F(xiàn)GF2）抑制子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞N-鈣粘蛋白、vimentin 等表達(dá)以及EMT發(fā)生[25]。研究還發(fā)現(xiàn)，miR-488 水平在骨肉瘤和舌鱗狀細(xì)胞癌組織和細(xì)胞中均顯著下調(diào)，分別伴隨水通道蛋白3（aquaporin 3，AQP3）和活化轉(zhuǎn)錄因子3（activating transcription factor 3，ATF3）表達(dá)顯著增加。進(jìn)一步研究表明，miR-488 分別靶向AQP3 和ATF3，通過下調(diào)其表達(dá)分別抑制骨肉瘤和舌鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞EMT及其增殖和侵襲[26-27]。

在肺癌方面，miR-132 和miR-373 在非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）組織和細(xì)胞中表達(dá)均降低，二者分別通過抑制TGF-β1/Smad2 信號(hào)通路和白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)激酶樣蛋白2（IRAK2）和溶酶體相關(guān)膜蛋白1（LAMP1）基因?qū)MT 起抑制作用[28-29]。此外，miR-129 還通過靶向SRY 相關(guān)高遷移率族盒蛋白4（SOX4）的3’-UTR，抑制TGF-β誘導(dǎo)的NSCLC細(xì)胞系A(chǔ)549 的EMT 及其遷移和侵襲[30]。而miR-1246在A549、H1650 和H1299 肺癌細(xì)胞系的表達(dá)降低。進(jìn)一步研究證實(shí)miR-1246靶向CXCR4并抑制其表達(dá)，通過阻斷JAK/STAT 和PI3K/AKT 信號(hào)通路，促進(jìn)E-鈣粘蛋白表達(dá)，同時(shí)抑制N-鈣粘蛋白、vimen‐tin、ZEB1 和Snail 表達(dá)，結(jié)果顯著抑制腫瘤細(xì)胞EMT及其侵襲過程[31]。

受p53 誘導(dǎo)的miR-34 家族也能抑制腫瘤的EMT 及其早期轉(zhuǎn)移。促進(jìn)結(jié)直腸癌、乳腺癌、前列腺癌等EMT 和轉(zhuǎn)移發(fā)生的IL-6R/STAT3 信號(hào)即通過后者直接抑制MIR34A基因第一內(nèi)含子中保守的STAT3 結(jié)合位點(diǎn)發(fā)揮作用。人結(jié)直腸癌細(xì)胞p53 基因的活化能誘導(dǎo)miR-34 表達(dá)并下調(diào)IL-6R，從而干擾IL-6 誘發(fā)的腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲[32]。此外，miR-370 和miR-33a 的表達(dá)在胃癌組織和細(xì)胞系中顯著下調(diào)，分別伴隨孕激素和脂肪酸受體4（progestin and adipoQ receptor 4，PAQR4）和Snail 家族轉(zhuǎn)錄抑制因子2（SNAI2）基因表達(dá)增加。通過生物信息學(xué)和熒光素酶報(bào)告分析分別證實(shí)了miR-370 和miR-33a 分別靶向PAQR4 和SNAI2 并抑制其表達(dá)，通過抑制Snail/Slug信號(hào)抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[33-34]。與此同時(shí)，miRNAs 對(duì)癌癥干細(xì)胞及相關(guān)EMT 也具有調(diào)控作用，目前研究主要集中于EMT可以由多種細(xì)胞信號(hào)經(jīng)由轉(zhuǎn)錄因子和信號(hào)傳導(dǎo)途徑引發(fā)的腫瘤相關(guān)分子和細(xì)胞機(jī)制。在胃癌細(xì)胞，miR-95 可上調(diào)腫瘤抑制劑雙特異性磷酸酶5(dualspecificity phosphatase 5，DUSP5)，并阻斷MAPK 通路及抑制癌癥干細(xì)胞標(biāo)記物(CD133、CD44、ALDH1和Lgr5)的水平，這表明miR-95 可抑制胃癌細(xì)胞EMT 及癌癥干細(xì)胞表型表達(dá)[35]。而Shayimu 等[36]也證明miR-377 可通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子ZEB2 (zinc fin‐ger E box-binding homeobox 2) 抑制結(jié)腸癌細(xì)胞EMT及癌癥干細(xì)胞表型表達(dá)。

miRNAs 除抑制腫瘤細(xì)胞EMT 過程外，還通過抑制非腫瘤細(xì)胞EMT 參與眾多疾病的發(fā)生和發(fā)展過程。例如，miR-200 家族（包括miR-200c/miR-141和miR-200a/miR-200b/miR-429 群）在抑制細(xì)胞EMT、腫瘤發(fā)展和組織纖維化過程中發(fā)揮重要作用。miRNA200a 可直接靶向β-catenin 基因CTN‐NB1的3’-UTR并抑制其表達(dá)，能抑制TGF-β1誘導(dǎo)的腎近曲小管上皮細(xì)胞HK-2的EMT和遷移。miR‐NA200a 可能在抑制腎間質(zhì)纖維化過程中發(fā)揮重要作用[37]。miR-200b 通過靶向RhoE 的3’-UTR 區(qū)抑制其表達(dá)，使RhoE 不能發(fā)揮調(diào)節(jié)E-鈣粘蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）和vimentin 的表達(dá)的共功能，結(jié)果抑制宮頸癌HeLa 細(xì)胞的EMT 過程[38]。miR-141 在子宮內(nèi)膜異位癥患者在位和異位子宮內(nèi)膜組織中表達(dá)降低。miR-141 能抑制TGF-β1 誘導(dǎo)的Ishikawa（ISK）細(xì)胞EMT、增殖和侵襲能力。SMAD2信號(hào)通路也參與該過程，但miR-141是否直接靶向SMAD2還不明確[39]。

研究發(fā)現(xiàn)，miR-204-5p 在繼發(fā)性白內(nèi)障組織中表達(dá)降低。miR-204-5p 能靶向SMAD4，通過抑制TGF-β/SMAD 信號(hào)而抑制晶狀體上皮細(xì)胞（LECs）EMT 發(fā)生[40]。研究還發(fā)現(xiàn)，miR-30a 在糖尿病性白內(nèi)障組織中的表達(dá)也降低，并伴隨α-SMA 和vimen‐tin表達(dá)增加以及E-鈣粘蛋白表達(dá)降低。miR-30a能靶向Snail同源物1（Snail homolog 1，SNAI1）使其下調(diào)而抑制該EMT 過程[41]。miR-204-5p 和miR-30a對(duì)于白內(nèi)障防治具有潛在應(yīng)用價(jià)值。此外，在正常組織中高表達(dá)的miR-29b除與腫瘤發(fā)生發(fā)展密切關(guān)聯(lián)外，其表達(dá)降低還參與增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變（PVR）的發(fā)病過程。與此同時(shí)，miR-29b 可靶向Akt2，逆轉(zhuǎn)TGF-β1 誘導(dǎo)的人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（ARPE-19）EMT[42]。

受miRNAs 調(diào)控的影響細(xì)胞EMT 的靶基因種類眾多，所涉及的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑復(fù)雜多樣。事實(shí)上，miRNAs 除對(duì)EMT 發(fā)揮促進(jìn)或抑制效應(yīng)外，miRNAs 靶向特定基因還介導(dǎo)MET 的“逆轉(zhuǎn)”過程，其機(jī)制與特定miRNAs（如miR-524-5p）靶向TP53INP1、ZEB2 和SMAD4 等基因有關(guān)，并與誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSCs）的生成緊密關(guān)聯(lián)[43]。而調(diào)控EMT 相關(guān)miRNAs 表達(dá)的因素較多，涉及代謝和表觀調(diào)控等方面。近來研究發(fā)現(xiàn)，抑制EMT 發(fā)生的miR-200c 的表達(dá)受甲基化表觀遺傳調(diào)控。甲基CpG 結(jié)合蛋白2（MeCP2）與Suv39h1 蛋白結(jié)合協(xié)同介導(dǎo)miR-200c 基因啟動(dòng)子區(qū)組蛋白H3K9me3，抑制miR-200c 表達(dá)并促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞EMT 發(fā)生[44]。研究還發(fā)現(xiàn)，HCV 核心蛋白可促進(jìn)DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶1（DNA methyltransferase 1，DNMT1）表達(dá)并導(dǎo)致HCV 相關(guān)肝內(nèi)膽管癌中miR-124 的表達(dá)降低，該過程也與靶基因甲基化修飾密切相關(guān)[45]。另外，有研究還闡明了與神經(jīng)嵴細(xì)胞EMT生理分化過程相伴隨的“表觀遺傳-miRNAs-基因”負(fù)反饋調(diào)控機(jī)制。該研究發(fā)現(xiàn)，DNA 從頭甲基轉(zhuǎn)移酶DN‐MT3B 和SNAIL2蛋白（可結(jié)合miR-203基因啟動(dòng)子抑制其轉(zhuǎn)錄）二者共同介導(dǎo)miR-203基因調(diào)控區(qū)Cp‐Gs 甲基化并使miR-203 的表達(dá)水平降低，使miR-203 靶向Snail2和Phf12基因3’UTRs 抑制其表達(dá)的作用降低，結(jié)果導(dǎo)致SNAIL2-PHF12 蛋白復(fù)合物產(chǎn)生并抑制Cad6b 蛋白表達(dá)，使神經(jīng)嵴細(xì)胞發(fā)生EMT并出現(xiàn)生理遷移。該負(fù)反饋調(diào)控過程由SNAIL2 與miR-203的相互識(shí)別和結(jié)合實(shí)現(xiàn)[46]。

綜上所述，全面了解miRNAs 正向和負(fù)向調(diào)控細(xì)胞EMT 發(fā)生有關(guān)的靶基因及其信號(hào)途徑以及miRNAs 表達(dá)的調(diào)控對(duì)于認(rèn)識(shí)惡性腫瘤和其他相關(guān)疾病發(fā)生、發(fā)展機(jī)制有重要意義。通過干預(yù)特定miRNAs 的表達(dá)可以影響細(xì)胞EMT 及其轉(zhuǎn)移過程，對(duì)腫瘤及相關(guān)疾病治療具有重要潛在價(jià)值。然而，特定細(xì)胞EMT 的發(fā)生可能受多個(gè)miRNAs 調(diào)控，其各自調(diào)控作用可能完全相反。研究調(diào)控特定細(xì)胞EMT 發(fā)生的miRNAs 表達(dá)譜及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制可能是全面認(rèn)識(shí)miRNAs 調(diào)控細(xì)胞EMT 病理生理過程，尋找實(shí)際可行的miRNAs 干預(yù)治療靶點(diǎn)的重要環(huán)節(jié)。