長鏈非編碼RNA HOTAIR在肝癌細胞生物學行為中的調節作用及其機制研究進展

冉紫晶，葉青，趙敏，張詩琬，梅小平

川北醫學院附屬醫院感染科，四川南充 637000

肝細胞癌是發病率與病死率均較高的消化系統腫瘤，具有治療效果差及預后差的特征。目前肝細胞癌發生的確切分子機制仍有待探索［1］。長鏈非編碼RNA（LncRNA）為一類超過200 個核苷酸長度的非編碼RNA，多表達于細胞核內或胞質中，無轉錄為蛋白質的功能，其曾一度被認為是“無用序列”［2］。近年相關研究結果顯示，LncRNA 與多種腫瘤及免疫疾病的發生發展關系密切，特別是在肝細胞癌等腫瘤的生物學表觀表現及調控方面扮演著重要角色，其在肝細胞癌等腫瘤疾病中呈現出失衡性表達。相關研究［3］結果顯示，LncRNAs HOTTIP、H19、HOTAIR、HOXA13、肺腺癌轉移相關轉錄子1 與肝細胞癌的發生關系密切。HOTAIR 主要通過染色體水平調節、基因標記、表觀修飾、轉錄、核質轉運、編輯及翻譯等多模式發揮其生物學調節作用，并與肝細胞癌的發生、發展密切相關。HOTAIR 基因在肝細胞癌組織、癌旁組織、血液組織中出現失衡性表達，其能通過改變細胞染色質狀態，從而調節靶基因水平表達，進而在肝癌細胞增殖、侵襲、轉移與凋亡等方面發揮調控作用。LncRNA HOTAl 在肝癌細胞生物學行為中的調節作用及其機制成為近年研究熱點，且取得不少研究成果，現綜述如下。

1 HOTAIR 在肝癌細胞活化與增殖中的促進作用及其機制

叉頭框轉錄因子C1 是轉錄因子FOX 超家族成員之一，其作為HOTAIR 活化的惡性腫瘤驅動因子，通過與HOTAIR 的上游靶位相結合，活化并促進HOTAIR水平高表達；腫瘤抑制因子miR-1在直接與HOTAIR 序列中的靶位點結合后對HOTAIR 水平表達發揮了負向調控作用；miR-1對HOTAIR的致癌活性發揮了抑制作用［3］。

目前已有研究［4］發現，HOTAIR 在與PRC2 結合后以反式作用激活并使相應靶基因甲基化，從而抑制下游靶基因的轉錄作用。在眾多PRC2 轉錄抑制復合物中，SUZ12 是一個不可或缺的亞基，HOTAIR水平高表達時可使SUZ12 和ZNF198 的有絲分裂polo樣激酶1（Plk1）依賴性泛素化，從而導致Plk1介導的蛋白質降解能力明顯提高，隨著SUZ12 和ZNF198 的表達水平下降，HOTAIR 與Plk1 表達水平上調，組蛋白修飾改變，導致X/原癌基因（c-myc）在人類HBV 相關肝細胞癌中的Plk1 和HOTAIR 水平過表達，從而促使正常肝細胞向肝癌細胞轉化，誘導促進了HBV 介導下的肝細胞癌的發生發展及肝癌細胞的活化，提示HBV 復制可能通過誘導和促進HOTAIR 和Plk1 水平高表達，從而促進肝癌細胞的活化與增殖。有研究［5］結果顯示，HOTAIR可通過與微小RNA-148b（miR-148b）競爭性結合后使miR-148b不能抑制DNMT1的水平表達，導致DNMT1水平過表達，DNMT1 可抑制長鏈非編碼RNA 母系表達基因3（lncRNA MEG3）、p53 水平表達，從而促進肝癌細胞活化與增殖，同時HOTAIR也能促進PRC2與MEG3啟動子相結合而抑制MEG3 表達，從而誘導和促進肝癌細胞的激活與增殖［6］。盧亞男等研究發現，丙酮酸激酶M2 可促進HOTAIR 過表達，提高肝癌細胞中抑癌基因P63 區域組蛋白的甲基化修飾能力，其通過抑制肝癌細胞中P63 基因轉錄活性和水平表達，誘導和促進肝癌細胞惡性增殖與活化。

2 HOTAIR 在肝癌細胞侵襲與轉移中的促進作用及其機制

RBM38 為RBP 中RNA 識別基序（RRM）家族的成員之一，其基因表達于20q13 號染色體上。有研究結果顯示，肝細胞癌組織中RBM38的水平表達較其癌旁組織中RBM38水平低，提示低表達的RBM38也可誘導和促進肝癌細胞的侵襲與轉移，其高表達的RBM38 蛋白水平對肝癌細胞的侵襲與轉移發揮了抑制作用。HOTAIR 與RBM38 的表達呈負相關，HOTAIR 能夠抑制RBM38 水平，提示HOTAIR 和RBM38 在肝細胞癌的發生發展中以不同的調節模式調控了肝癌細胞的轉移和侵襲，從而影響肝細胞癌的發生發展。

有研究［7］發現，HOTAIR 作為內源RNA，通過競爭同種miRNA 發揮作用，進而完成自身間的相互作用及參與靶基因的水平表達調節；ncRNA HOTAIR作為競爭性內源RNA 物質，可通過“海綿效應”募集并結合miRNA 來抑制其水平表達，進而促進肝細胞癌變的發生與發展。研究［6］發現，微小RNA-23b-3p（miR-23b-3p）為HOTAIR 的靶標之一，在肝癌組織及肝細胞株中HOTAIR與miR-23b-3表達呈負相關，HOTAIR 與miR-23b-3p 通過海綿樣結合以促進上皮—間質轉化（EMT），從而誘導和促進了肝癌細胞的增殖、侵襲和轉移。EMT 的激活作為肝細胞癌發生增殖、侵襲與轉移的關鍵標志之一，其主要是通過上皮細胞失極性而向運動型間充質表型轉化；在EMT活化時，可使肝癌細胞具有轉移與侵襲能力，并對厭氧環境產生抵抗能力。EMT 發生的重要特征包括分泌酶對于細胞外基質（ECM）的降解（如基質金屬蛋白酶對ECM 的降解）、Ecadherin 蛋白水平表達下調、間充質標志物（N-cadherin，Vimentin）蛋白水平高表達、調控EMT 的相關轉錄因子（Snail，Zeb，Twist）的水平變化等。已有研究發現，多數LncRNA可通過調節EMT 相關的轉錄因子水平變化來影響EMT 的發生過程和肝癌細胞侵襲、轉移過程。張婧婧等［8］研究發現，HOTAIR、miR-214表達水平變化可對肝癌細胞HepG2 的侵襲與轉移能力發揮調節作用，同時miR-214也對HOTAIR 和磷脂酰肌醇3激酶調節亞基3（PIK3R3）的轉錄活性產生調節作用，并認為HOTAIR 可通過miR-214 調控PIK3R3 的水平表達，從而誘導和促進肝癌細胞侵襲和遷移能力的提高。有研究［9-10］結果顯示，HOTAIR 可通過雙向結合，使其5’端結構域結合PRC2，3’端結構域與賴氨酸特異的去甲基化酶/REST/ RE1 沉默轉錄因子阻遏物復合體結合，使組蛋白甲基轉移酶中高度保守SE結構域染色體H3組蛋白27位賴氨酸三甲基化及H3 組蛋白第4 位賴氨酸去甲基化，定位至特定的HOX 基因位點，沉默其表觀遺傳學，進而促進腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移。研究［11］還發現，沉默HOTAIR 還可靶向調控血管內皮生長因子/血管內皮生長因子受體信號通路而抑制肝細胞癌的增殖及侵襲力，這為肝細胞癌的臨床治療提供了潛在治療的新靶點。

3 HOTAIR 在肝癌細胞凋亡中的抑制作用及其機制

通過凋亡路徑的程序化細胞死亡可阻止癌癥發展，各種外部和內部因素的影響都可導致細胞凋亡程序的活化與終止。葉平等研究發現，當HOTAIR 過表達時，LNSCs 細胞的增殖及遷移能力增強，凋亡減少。也有研究［12］發現，HOTAIR 可調控miR-217-5p 活化磷酸化—磷脂酰肌醇3-激酶/磷酸化—蘇氨酸蛋白激酶/基質金屬蛋白酶-2/9 信號通路，促進肝癌細胞增殖、遷移和EMT 轉化的發生，抑制癌細胞凋亡。鄭心子的研究發現在轉染了sh-HOTAIR 質粒的兩種細胞中，促凋亡蛋白Bak 水平表達顯著升高，凋亡相關蛋白B 細胞淋巴瘤-2（Bcl-2）和髓樣細胞白血病-1（MCL-1）水平表達降低，提示敲低HOTAIR 可誘導肝癌細胞發生線粒體誘導的細胞凋亡。有研究［13］提示，HOTAIR 能夠通過調控miR-125a-5p 的表達水平，進而抑制腫瘤細胞凋亡。

體外實驗［14］結果顯示，沉默HOTAIR 水平表達可促進肝癌細胞凋亡，抑制其增殖。體內實驗［15］結果顯示，HOTAIR 水平過表達可促進腫瘤細胞的惡性潛能，沉默HOTAIR 基因后可使磷酸化信號轉導和轉錄激活因子3（STAT3）的水平低表達，并可抑制肝癌細胞增殖和侵襲，促進肝癌細胞凋亡。高建芝等［16］研究發現，在對裸鼠分別接種人肝細胞癌HepG2 細胞株、轉染空白序列的人肝細胞癌細胞株HcpG2 以及轉染si-HOTAIR 人肝細胞癌細胞株HepG2 后，其肝癌細胞的凋亡率及腫瘤組織中Bcl-2、胱天蛋白酶-3（caspase-3） mRNA 水平變化明顯，轉染si-HOTAIR 的肝癌細胞凋亡率升高，轉染si-HOTAIR 后癌組織內Bcl-2 下調，提示沉默HOTAIR 基因后，Bcl-2 水平下調及caspase-3 水平上調，從而促進了肝癌細胞凋亡。以上研究提示HOTAIR 可能作為肝細胞癌等腫瘤的診斷、潛在治療靶點及預后評估的重要潛在生物學標志物之一。

綜上所述，HOTAIR 在肝細胞癌可特異性綁定不同的組蛋白修飾復合物，如利用招募PRC2或LSD1 蛋白復合體增強其去甲基化能力，從而促進其在表觀遺傳學水平上誘導和促進腫瘤細胞增殖、凋亡或轉移相關基因的產生。初步研究也發現，HOTAIR 表達水平與腫瘤大小、浸潤深度、淋巴結與器官轉移及腫瘤組織學分化和血管侵襲程度呈正相關系，目前的初步研究結果提示，HOTAIR在肝細胞癌等腫瘤診斷、靶向治療及轉移判斷和預后評估等方面有望成為一種潛在生物學分子標志物之一和靶點。但目前對于HOTAIR 的研究尚處于起步階段，HOTAIR 是否還可以通過其他信號通路或靶點來對其生物學功能進行調節尚需深入研究。在未來掌握了HOTAIR 與肝細胞癌的作用機制及功能后，可針對HOTAIR 或其下游靶基因或可調控的信號通路的特異性小分子藥物或抗體來精準治療肝臟等腫瘤，為治療惡性腫瘤提供潛在新思路，但同時在HOTAIR 精準治療腫瘤同時是否對正常細胞和其他器官帶來突變和影響有待進一步研究。