microRNA-137在神經膠質瘤中的作用機制

王寧寧 朱淑霞

濱州醫學院附屬醫院兒童神經科，濱州 256600

微小RNA（microRNA，miR）是一類非編碼RNA，可以調節生物體內的多種生理過程，靶向并降解特定的mRNA 可以抑制基因的表達，從而在生物體中發揮調節作用。miR可以調節人類基因80%的表達，如細胞增殖、分化、細胞轉導、細胞周期、細胞凋亡等［1-2］。miR-137 是位于非編碼RNA（ncRNA）基因AK094607.11 中的1p21.3 號染色體上的miR。研究表明，miR-137在不同腫瘤細胞中發揮著不同的生物學作用。如在非小細胞肺癌中，miR-137 靶標病抑制轉化生長因子α、樁蛋白的表達，進而抑制細胞增殖過程及轉移能力［3］。在結直腸癌中，miR-137 通過直接靶向Cdc42 來抑制結直腸癌細胞的增殖、侵襲，并在誘導細胞周期停滯中發揮了細胞抑制作用［4］。此外研究發現miR-137 可以通過不同的靶基因在神經膠質瘤細胞的發生發展中發揮著重要作用。神經膠質瘤是最常見的原發性惡性中樞神經系統腫瘤，根據組織學特點分為膠質母細胞瘤、髓母細胞瘤、星形細胞瘤和少突膠質細胞瘤等，其中兒童最常見的膠質瘤類型為星形細胞瘤，而成人發病率最高的則為膠質母細胞瘤［5］。目前神經膠質瘤的治療方式主要為手術切除輔助化療和/或放療。神經膠質瘤常呈浸潤性生長，很難通過手術完全切除；由于血腦屏障的存在，藥物難以透過血腦屏障并發揮作用，致使神經膠質瘤的預后差、復發率及病死率較高，因此亟須識別更多潛在的治療靶點。現對miR-137在神經膠質瘤中的作用機制作一綜述。

下調PTP4A3基因的表達

miR-137 可以通過蛋白質酪氨酸磷酸酶IVA 成員3（PTP4A3）介導的蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（Akt/mTOR）信號通路影響神經膠質瘤細胞的代謝和增殖。PTP4A3是蛋白質酪氨酸磷酸酶（PTP）家族中的一員。研究發現，PTP4A3 表達上調可以促進多種腫瘤的轉移，如膀胱癌、乳腺癌和神經膠質瘤等［6］。mTOR 是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，是細胞生長和增殖的重要調節因子，其包括2 種復合物，分別為對雷帕霉素敏感的mTOR 復合物（mTORC1）和對雷帕霉素不敏感的mTOR 復合物（mTORC2）［7］。激活的Akt 抑制結節性硬化復合物（TSC）的活性，從而啟動mTORC1介導的信號通路，參與核糖體蛋白S6激酶（pS6k）、真核起始因子結合蛋白1（4EBP1）和真核起始因子4E（eIF4E）的磷酸化，進一步參與蛋白質翻譯及細胞生長。mTORC2 使Ser-473 處的Akt 磷酸化，然后進一步參與細胞的代謝和增殖［8］。研究表明，敲除PTP4A3 可以顯著降低神經膠質瘤中Akt 的水平，以及Akt/mTOR 信號通路的下游靶基因的表達水平，包括細胞周期蛋白D1、p21、p27 和基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）［9］。已有研究發現在神經膠質瘤細胞中，PTP4A3 是miR-137 的直接靶標，miR-137 的過表達可下調PTP4A3 的表達，影響神經膠質瘤細胞的代謝和增殖［10］。

負調控叉頭框K1（FOXK1）基因的表達

FOXK1 基因是叉頭框（FOX）轉錄因子家族的一員，其作為轉錄因子參與了多種腫瘤的發生、發展等過程的調控，其在各種人類癌癥中失調，包括結腸直腸癌、食道癌和神經膠質瘤［11-14］。實驗證明，FOXK1 的過表達促進了神經膠質瘤細胞的增殖及侵襲轉移能力，并且這一作用是通過激活Wnt/β-catenin 信號通路實現的［15］。Wnt/β-catenin 信號通路是一類傳導生長刺激信號的通路，此通路由細胞外的膜受體Frizzled、Wnt 蛋白、胞質內的β-catenin 及下游的轉錄因子組成，發揮著指導細胞增殖、自我更新、分化、組織穩態和胚胎發育的作用。最近的研究表明，Wnt/β-catenin 信號通路可以增強神經膠質瘤的生長［16］。Wnt 基因異常激活，可抑制GSK3p/APC/Axin復合物對β-catenin的磷酸化，減少β-catenin 的降解，使β-catenin 在細胞內聚積并向核內轉移，進而與轉錄因子TCF/LEF（T 細胞轉錄因子/淋巴樣增強因子）相互作用，調節眾多上皮間質轉化（EMT）相關蛋白如E-cadherin、Fibronectin、MMP7、Snail、Twist 等的表達，從而誘導EMT 發生［16］。β-catenin 可與E-cadherin 胞內區結合形成β-catenin/E-cadherin 復合體，再與肌動蛋白骨架相連，減弱細胞間粘附，誘導腫瘤的EMT 過程從而增強腫瘤細胞的侵襲和轉移能力［17］。研究發現，敲除FOXK1 能夠降低神經膠質瘤細胞中β-catenin 水平，進而抑制膠質瘤細胞生長，并且證實了FOXK1 通過激活wnt/β-catenin 信號通路參與神經膠質瘤細胞的增殖及侵襲轉移過程，并且這一作用受到miR-137的負調控［15］。

下調周期蛋白依賴性激酶（CDK）6的表達

miR-137 通過抑制細胞CDK6 的表達來抑制神經膠質瘤細胞的增殖［18］。細胞周期蛋白是一類隨著真核細胞周期進展濃度發生規律變化的蛋白質，他們通過活化CDK 來調節周期中各時相的進程。CDK6 是蛋白激酶復合物的催化亞基，對細胞周期的G1 期進展和G1/S 轉換很重要，這種激酶已被證實可以磷酸化，從而調節腫瘤抑制因子的活性，使CDK6 成為癌癥發展的重要蛋白［19］。研究發現CDK6 影響神經膠質瘤細胞的增殖和分化，而CDK6是miR-137的直接靶標，miR-137 通過與CDK6 的3’-UTR 結合下調CDK6 的表達，阻礙G1-S 期的轉化來抑制神經膠質瘤細胞的增殖［20］。

抑制C3肉毒素底物1（Rac1）基因的表達

miR-137 通過抑制Ras 相關的Rac1 的表達來抑制神經膠質瘤細胞的侵襲。Rho GTPases（Ras 相似物GTP 酶）是真核細胞內一類重要的信號轉導分子，與神經膠質瘤的發展密切相關［21］，其是許多膜表面受體如酪氨酸激酶受體、G 蛋白偶聯受體、細胞分子受體和黏附分子受體的下游分子蛋白，在信號轉導過程中發揮著“分子開關”的作用，將細胞外信號轉移到細胞內［22-23］。Rac1 是Rho GTPases 家族中的一員。研究發現，Rac1 可以通過調節神經膠質瘤細胞偽足的形成、促進外圍肌動蛋白網的組裝、促進細胞外基質的降解來發揮促進神經膠質瘤細胞侵襲的作用［24-25］。miR-137 可以通過直接結合Rac1基因的3’-UTR，抑制Rac1的表達，發揮抑制神經膠質瘤細胞侵襲的作用［26］。

下調MORF4相關基因結合蛋白（MORF4-related gene-binding protein，MRGBP）基因的表達

MRGBP 是NuA4 組蛋白乙酰轉移酶復合物的子單位，主要通過細胞核酸性組織H4 和H2A 的乙酰化參與基因的轉錄激活［27］。已被證實MRGBP 在結腸直腸癌、胰腺癌、膠質瘤及肝癌中高表達。MRGBP 的高表達與腫瘤細胞的生長、轉移、侵襲及患者的預后有關［28-29］。有研究表明，MRGBP 可作為腫瘤的診斷生物標志物和治療靶點，并且還是一種潛在的、獨立的預后生物標志物，特別是對膠質瘤和肝癌的預后有重要意義。這表明膠質瘤的惡性程度與MRGBP在膠質瘤細胞中的表達有關［30］。

在胰腺癌中，MRGBP 是miR-137 的直接靶基因，miR-137 直接與MRGBP 的3’-UTR 靶向結合抑制MRGBP蛋白的表達，從而抑制胰腺癌細胞的增殖、轉移及侵襲［31］。綜上，miR-137 在神經膠質瘤中呈低表達，而MRGBP 呈高表達，且MRGBP 是miR-137 的一個靶向調控基因，那么在神經膠質瘤細胞中導入miR-137，并使其作用于MRGBP，可能會影響膠質瘤細胞的發生發展過程及患者的預后，但目前尚不明確，隨著技術的發展有望在神經膠質瘤的分子治療及預后發揮特異性作用。

下調Notch1基因的表達

Notch 基因在哺乳動物中編碼一類跨膜蛋白受體，即Notch1-4，其中Notch1 基因是由2 555 個氨基酸組成的單次跨膜受體，它是促進細胞生成、抑制細胞凋亡以及促進上皮EMT過程的關鍵因子。目前許多研究發現Notch1及其配體在許多神經膠質瘤細胞系中過度表達［32］。在肝癌細胞、結腸癌細胞等腫瘤細胞中miR-137 的過度表達可通過抑制Notch1 基因的表達從而抑制腫瘤細胞體外增殖、遷移和侵襲［33］。在神經膠質瘤細胞中miR-137的過表達可能通過抑制Notch1 基因的表達來抑制神經膠質瘤細胞的增殖、遷移和侵襲，有望成為神經膠質瘤的治療靶點。

結語

miR-137 參與神經膠質瘤發生發展的調節，主要是通過與相應的靶基因結合調節其轉錄水平，上調或下調信號通路相關蛋白，從而激活或抑制相關信號通路實現的。本文主要探討了miR-137 通過靶向調節CDK6、Rac1、MRGBP、Notch1 等基因以及PTP4A3、FOXK1 基因介導的信號通路來影響神經膠質瘤細胞的發生發展過程，對miR-137 進行深入研究必將為神經膠質瘤的發病機制、診斷、治療及患者預后提供新思路。