miR-212对疾病基因表达调控的研究进展
龙富立1,2 彭子明2 冯 逢2 林 镛2 张建玲2 覃艳新2 毛德文1 韦艾凌1,3▲
1.广西中医药大学第一附属医院肝病科,广西南宁 530023;2.广西中医药大学研究生院,广西南宁 530200;3.广西中医药大学成人教育学院,广西南宁 530001
[摘要]miRNAs 是存在于动植物中的一类RNA 分子,每一个miRNA 可以调节一个或多个基因,具有十分复杂的调节网络。根据现有研究,miRNA 至少调节人类1/3 的基因。miR-212 是一种新发现的miRNA,它的表达在人类某些疾病的发生、发展过程中起到了非常重要的作用,在阐释相关疾病的发病机制、筛选诊断标志物、疾病的治疗、新药研发、判断疾病预后等方面具有巨大的潜在研究价值。本文就miR-212 在癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等疾病中的作用作一综述,以资临床借鉴。
[关键词]miRNA;miR-212;癌症;心血管疾病;神经退行性疾病;基因表达;基因调控
microRNA(miRNA)是存在于真核生物中的一类具有调控功能的内源性非编码RNA,科学家Ambros和Ruvkun 于1993年首次发现了miRNA:Lin-4[1],2000年人们发现了第二种被称作let-7 的miRNA[2]。自此,miRNA 逐渐进入人们视野,对它的研究日渐增多。miRNA 基因通常是在细胞核内由RNA 聚合酶Ⅱ转录的,初级转录物是大的具有帽子结构(7MGpppG)和多聚腺苷酸尾巴(AAAAA)的pri-miRNA。pri-miRNA在核酸酶Drosha 和辅助因子Pasha 的联合作用下,被处理成70 个核苷酸组成的pri-miRNA。RNA-GTP与exportin 5 将pre-miRNA 运输到细胞质中,另一个核酸酶Dicer 将其剪切,形成22 个核苷酸长度的miRNA:miRNA 双链。随后,双链进入RISC,其中一条成熟的单链miRNA 就保存在RISC 中,成熟的miRNA 结合到相应的mRNA 位点通过碱基互补配对调控基因表达,miRNA 基因转录表达过程见图1。
最新的研究发现,人类体中至少存在2588 种miRNA[3],其中miR-212 是新近发现的一种miRNA,它的表达在多种疾病中都发挥了重要作用,并将可能成为疾病重要的诊断、治疗和预后工具。本文就miR-212 在几种人类疾病发生和发展中的作用作一综述。
1 miR-212 与癌症
癌症是全球第二大死因,2018年约有960 万人死于癌症,占全球总死亡人数的1/6[4]。大约1/3 的癌症死亡与以下五种因素相关:高体重指数、缺乏运动、水果和蔬菜摄入量低、使用烟草及饮酒,其中烟草使用是最为重要的致癌危险因素——22%的癌症死亡与此相关[5]。导致癌症高死亡率的原因主要是发现较晚以及无法获得有效的治疗。2017年,有统计表明[6],90%以上的高收入国家可提供检查和治疗服务,而低收入国家尚不足30%,因此,近70%的癌症死亡发生在低收入和中等收入国家。随着全球癌症患者人数的逐年增加,癌症带来的经济影响很大且在不断剧增,仅2012年膀胱癌一项就花费了欧盟将近49 亿欧元[7]。癌症是全世界主要的健康问题,越来越多的研究人员研究癌症的诊断、治疗和机制,致力于开发出有效杀死癌细胞的靶向疗法。
图1 miRNA 基因转录表达过程
1.1 miR-212 与细胞凋亡
细胞凋亡是一种以细胞程序性死亡为特征的过程,被认为是细胞正常运转、免疫系统正常工作、胚胎发育和化学诱导细胞死亡等多过程的重要组成部分[8]。miRNA 是一种非编码RNA 分子,能够在转录后调控参与细胞增殖、凋亡和分化等多种生物学过程的基因表达。相关研究表明,miR-212 与癌细胞凋亡有关。如Engraed-2(EN-2)被证实参与了前列腺癌(PCa)的发展[9],也被发现其表达降低可以诱导PCa 细胞凋亡[10],被认为是PCa 潜在的生物标志物。Zhou 及其团队[11]的研究采用实时定量PCR 技术检测到:与癌旁正常组织相比,癌组织内miR-212 水平显著降低;后续通过荧光素酶试验发现miR-212 的上调可以明显抑制EN-2 的mRNA 和蛋白水平,最后得出结论:miR-212在PCa 细胞中的上调能够靶向EN-2 诱导PCa 细胞凋亡,这表明miR-212 的水平高低能够影响癌细胞凋亡情况。
1.2 miR-212 与免疫应答
免疫应答是指机体免疫系统受到抗原刺激后,机体为排除抗原,免疫活性细胞参与排除抗原活动的生理过程。人类主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ类分子主要由人类白细胞抗原-DP、人类白细胞抗原-DQ 和人类白细胞抗原-DR 组成,主要在树突状细胞(DC)以及单核-巨噬细胞内表达,已被证实其激活与胰腺癌预后良好相关[12],调节因子X-相关蛋白(RFXAP)是DC 合成MHCⅡ类分子重要的转录因子。miR-212-3p 能够抑制胰腺癌DC 中RFXAP 的表达,从而诱导DC 免疫耐受,这可能会促进胰腺癌的发展,Ding 等[13]据此应用γ-干扰素(IFN-γ)刺激人胰腺癌细胞,发现IFN-γ 能够抑制miR-212-3p,并能够增加DC 细胞中RFXAP 和MHCⅡ类的表达,这是从免疫应答层面揭示治疗胰腺癌的新分子机制,这一研究发现将会给胰腺癌患者的治疗带来新福音。
1.3 miR-212 与癌症治疗
放疗与化疗是治疗癌症的两种重要手段,越来越多的医学研究表明,放疗与化疗的效应受到miRNA的影响。恶性胶质瘤是最常见的、死亡率最高的原发性恶性脑肿瘤,其预后差,侵袭速度快。即使是经过手术、放疗或化疗等治疗手段后,恶性胶质瘤患者的中位生存期仅有12~14 个月[14],效果不尽如人意,迫切需要提高治疗疗效。乳腺癌易感基因1(BRCA1)是一种组织特异性肿瘤抑制因子[15],被认为可能与胶质瘤细胞的放射敏感性呈正相关。一项关于与胶质瘤细胞放疗辐射效应有关的miRNA 研究[16]表示,高表达miR-212 促进了人胶质瘤U251、U-118MG 以及SHG-44 细胞株在接受5、10 Gy γ 辐射下的细胞集落形成情况,提示高表达miR-212 能够诱导辐射抗性;后续EGFP 荧光报告提示,miR-212 可直接作用于BRCA1,对其表达产生负调控作用。以上结果均表明,miR-212 参与了对辐射的响应,并且调控了BRCA1的表达,这对于恶性胶质瘤的放疗具有重要意义。
2 miR-212 与心血管疾病
2.1 miR-212 与心肌梗死(MI)
MI 是患者冠状动脉堵塞后,致使心肌缺血缺氧,导致心肌细胞和非心肌细胞死亡,甚至心力衰竭[17]。引起MI 的因素[18]有很多,如年龄、高血压、高胆固醇、糖尿病、吸烟史以及体重异常,当前MI 的主要治疗手段是血管重建术,术后能够提高患者的生存率。但是该技术并不适用于所有的MI 患者,并且容易失败。近年来,miRNA 已成为心血管和血管生成领域的研究热点。一项研究[19]表明,过表达的miR-212 激活MI 的PI3K/Akt 信号通路,抑制水通道蛋白9(AQP9),AQP9被认为过度表达会引起细胞凋亡率增加。在miR-212的作用下,AQP9 被沉默,这在MI 发生时阻止了心肌细胞凋亡,并且促进血管再生和心室重构。因此,miR-212 可能成为MI 治疗的潜在分子靶点。
2.2 miR-212 与动脉粥样硬化(AS)
AS 是心血管疾病中最常见的一种,巨噬细胞在AS的发生发展过程中起着至关重要的作用,内膜下脂蛋白积累将巨噬细胞转化为泡沫细胞,这是AS 的一个标志,也是AS 发生的关键一步[20]。sirtuin1(SIRT1)已被证明具有抗AS 作用[21],这一作用可能是通过抑制巨噬细胞泡沫化而达成[22]。Miao 等[23]进行了一项研究,结果表明,miR-212 过度表达使得THP-1 巨噬细胞内SIRT1 表达显著下降,并且Western blot 分析显示,miR-212 显著抑制了THP-1 巨噬细胞内ABCA1的表达。ABCA1 是一种脂质转运蛋白,在细胞胆固醇稳态中起着重要作用,而巨噬细胞中胆固醇的清除能力是减少AS 的关键[24]。最终的研究结论是,miR-212在AS 病变过程中上调,阻断了巨噬细胞内胆固醇外排,并且介导了巨噬细胞泡沫细胞的形成,这些结果为进一步研究miR-212 在预防AS 中的作用提供了有效的证据,值得进一步探究。
3 miR-212 与神经退行性疾病
3.1 miR-212 与阿尔茨海默病(AD)
微管相关蛋白tau 具有促进神经元微管组装和稳定的功能[25],过度磷酸化的tau 异常聚集会导致神经退行性疾病,如AD。AD 患者常常表现为记忆力下降和认知功能障碍。Smith 等[26]利用小鼠进行了一项研究,在缺乏miR-132/212 的AD 小鼠模型中,tau 过度磷酸化的现象较为突出。在这之前,另一项研究发现了miR-132/212 在记忆形成和保留中的作用[27]。上述两项研究结果提示,miR-132 和miR-212 水平与人类不溶性tau 蛋白和认知障碍相关,这些发现支持miR-132/212 在小鼠和人类tau 病理中的调控作用,为AD 治疗发展提供新的选择。
3.2 miR-212 与帕金森病(PD)
PD 是最常见的退行性疾病之一,特点是黑质致密部多巴胺能神经元进行性丢失。新的证据表明,sirtuin2(SIRT2)能够影响神经退行性疾病,具体来说,抑制SIRT2 可减少多巴胺能神经元的丢失[28]。Sun 的研究小组[29]制备了MPTP 诱导的PD 小鼠模型,在PD模型中,研究人员发现SIRT2 蛋白水平明显增加。而SIRT2 受到miR-212-5p 的负调控,miR-212-5p 的转染降低了SIRT2 表达。具体而言,miR-212-5p 抑制SIRT2 可以通过促进包浆p53 依赖性自噬阻止多巴胺能神经元的丢失,p53 是SIRT2 的主要去乙酰化底物。综上所述,该研究提供了miR-212-5p 和SIRT2介导的p53 依赖性自噬在PD 中的直接联系,这一发现可能为SIRT2 抑制剂的开发、PD 的治疗开辟新途径。
4 小结
miR-212 仍是目前较为陌生的miRNA 之一,尽管它已经被发现了在癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等方面的潜在作用,但这仅仅是冰山一角,其作用绝不仅仅于此。最新研究还有发现其在关节炎[30]以及调控人情绪[31]等方面亦扮演着较为重要的角色,这足以证明miR-212 在诊断和治疗疾病以及相关药物的研究开发方面具有巨大的潜力,非常值得医学研究者做更深层次的研究和探索。
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Research progress of miR-212 on the regulation of diseases gene expression
LONG Fu-li1,2 PENG Zi-ming2 FENG Feng2 LIN Yong2 ZHANG Jian-ling2 QIN Yan-xin2 MAO De-wen1 WEI Ai-ling1,3▲
1.Department of Hepatology,the First Affiliated Hospital of Guangxi University of Chinese Medicine,Guangxi Zhuang Autonomous Region,Nanning 530023,China;2.School of Graduate,Guangxi University of Chinese Medicine,Guangxi Zhuang Autonomous Region,Nanning 530200,China;3.College of Adult Education,Guangxi University of Chinese Medicine,Guangxi Zhuang Autonomous Region,Nanning 530001,China
[Abstract]miRNA is a kind of RNA molecules existing in plants and animals.Each of them can regulate one or several genes,possessing a very complex regulation network.According to the research so far,miRNA regulates one-third of human genes at least.miR-212 is a newly discovered miRNA,its expression plays a very important role in the occurrence and development of human diseases.It has great potential research value in explaining the pathogenesis of related diseases,screening diagnostic markers,treating diseases,developing new drugs and predicting disease prognosis.This paper reviews the effect of miR-212 in cancer,cardiovascular disease,neurodegenerative disease and other diseases for clinical reference.
[Key words]miRNA;miR-212;Cancer;Cardiovascular disease;Neurodegenerative disease;Gene expression;Gene regulation
[中图分类号]R737
[文献标识码]A
[文章编号]1674-4721(2021)1(b)-0026-04
[基金项目]广西中医药大学自治区重点实验室课题(17-259-49-04)
[作者简介]龙富立(1981-),男,广西中医药大学2019 级在读博士,主任医师,硕士研究生导师,主要从事中医防治肝病基础与临床的研究
通讯作者:韦艾凌(1962-),男,博士,二级教授,博士生导师,主要从事中医防治肝病基础与临床的研究
(收稿日期:2020-08-07)