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发布时间：2024-01-10 04:42:52

miR-17-92基因簇研究进展
于宇;张淑兰
【摘要】MicroRNAs(miRNAareaclassofhighlyconservedsmall,single-strandednon-codingRNAsthatregulatetargetgenesexpressionbyfullyorpartiallycomplementaryprinciplebindstotargetgenes3′UTRsordirectsheartargetgenesmRNA.miR-17-92clusterislocatedonhumanchromosome13q31.3,whichencodesmiR-17,miR-18,miR-19a,miR-20,miR-19bandmiR-92.miR-17-92clustercontrols30kindsoftargetgenes,whichinvolveincancerdevelopment.ThepaperreviewsthestructureandfunctionandtherolesofmiR-17-92clusteringynaecologyandothertumorsoccurrenceanddevelopment.%微小RNA（microRNA，miRNA）是一类内源性的非编码的高度保守的单链小分子RNA，通过完全和（或）部分互补的原则结合到靶基因3′UTRs或者直接剪切靶基因mRNA，以降解或抑制mRNA翻译的方式调控靶基因的表达。miR-17-92基因簇位于人染色体13q31.3处，可产生miR-17，miR-18，miR-19a，miR-20，miR-19b和miR-92等6个成熟的miRNA。miR-17-92基因簇通过调控30多种靶基因参与肿瘤的发生发展。综述miR-17-92基因簇的结构和功能，及其在妇科及其他肿瘤发生发展中的作用。
【期刊名称】《国际妇产科学杂志》【年(卷,期】2014(000002【总页数】4页(P124-127

【关键词】微RNAs;生殖器肿瘤,女(雌性;多基因族;基因,肿瘤抑制【作者】于宇;张淑兰
【作者单位】116021大连医科大学附属第二医院妇产科;中国医科大学附属盛京医院妇产科【正文语种】中文
基因簇（genecluster）是指基因家族中的各成员紧密成簇排列成大串的重复单位，定位于染色体的特殊区域。基因簇少则可以是由重复产生的两个相邻相关基因所组成，多则可以是几百个相同基因串联排列而成。他们属于同一个祖先的基因扩增产物。也有一些基因家族的成员在染色体上排列并不紧密，中间还含有一些无关序列。但总体是分布在染色体上相对集中的区域。微小RNA（microRNA，miRNA）是一类内源性的非编码的高度保守的单链小分子RNA，不具有开放阅读框（ORF），由17～25个核苷酸组成，来自于长的转录子前体pri-miRNA和pre-miRNA，通过完全和（或）部分互补的原则结合到靶基因3′UTRs或者直接剪切靶基因mRNA，以降解或抑制mRNA翻译的方式调控靶基因的表达。在动植物基因组中，已发现存在大量簇生排列的miRNA基因，常位于一个多顺反子内，称为miRNA基因簇，其通过共表达影响胚胎生长发育、细胞周期和细胞分化等诸多方面，并可作为一组新的致癌基因或抑癌基因参与肿瘤的发生、发展，影响肿瘤的复发与转移等。
研究发现，人类基因组中有300多个miRNA基因簇。如miR-35-41基因簇，miR-183-96-182基因簇，miR-17-92基因簇等，其中miR-17-92基因簇由于参与哺乳动物多个器官发育并与多种实体瘤的发生密切相关而受到广泛关注。miR-17-92基因簇为一种典型的含有多顺反子启动子的高度保守的基因簇，位于人染
色体13q31.3处，C13orf25基因第3个内含子区，其转录前体包含6个串联的茎环发卡结构，最终可产生miR-17，miR-18，miR-19a，miR-20，miR-19b和miR-92等6个成熟的miRNA。这6种miRNA根据其序列组成不同划分为4组：miR-17与miR-20，miR-18，miR-19，miR-92。其中miR-18与miR-17、miR-20的序列具有同源性。miR-17-92基因簇有两个旁系同源基因簇：miR-106b-25与miR-106a-363，可通过基因重复复制等方法增加miR-17-92基因簇在哺乳动物细胞中的复杂性与多样性[1]。这两种同源簇编码15个不同的miRNA，其中miR-106b-25基因簇位于人第7号染色体上的第13内含子区，编码miR-106b，miR-93和miR-25。miR-106a-363基因簇位于X染色体上，编码miR-106a，miR-18b，miR-20b，miR-19b-2，miR-92-2和miR-363等miRNA。这些miRNA都与miR-17-92基因簇有相似的高度保守的基因序列。miR-17-92基因簇参与了心[2]、肺、免疫系统的发育，血管生长及前脂肪细胞分化等过程，同时miR-17-92基因簇在多种实体肿瘤中高表达，因此被称为“癌基因”。实验研究已发现30多种miR-17-92基因簇的下游靶基因，如淀粉样前体蛋白（APP）基因、细胞周期素D1（CCND1）、TBC1D2/Armus、转录因子E2F1、丝裂原活化蛋白激酶9（MAPK9）、拉特抑癌基因2（LATS2）等[3-5]。其中促凋亡基因BCL2L11（Bim）、人干扰素调节因子（IRF）、c-Jun氨基末端激酶2（JNK2）/MAPK9、MYCN、多囊肾病致病基因2（PKD2）、Grb2锚定蛋白1基因（GAB1）、鼠李糖凝集素1（RBL1）、肿瘤敏感基因101（TSG101）、p63、信号转导与转录激活因子3（STAT3）、p38/MAPK14、转化生长因子β（TGF-β）、缺氧诱导因子1α（HIF-1α）、Rbl2/pl30、p57、p27、p21参与调控肿瘤细胞周期。
研究表明，miR-17-92基因簇编码的6个成熟的miRNA参与肿瘤组织血管的形成。miR-17，miR-18a，miR-19a，miR-20和miR-92在血管内皮细胞中过表
达影响新生血管形成。miR-18a/19高表达抑制凝血酶敏感蛋白1（thrombospondin-1，TSP-1）及结缔组织生长因子（CTGF）的表达，直接抑制肿瘤细胞内新生血管的形成，还可通过旁分泌与自分泌方式促进肿瘤细胞附近的血管内皮细胞增殖[6]。此外miR-17-92基因簇还通过调节内皮细胞黏附分子改变内皮细胞增殖能力[7]。在小鼠局部缺血和心肌梗死模型中，miR-92抑制新生血管形成，抑制整合素-α5的表达。当阻断miR-92表达后，组织新生血管形成能力及缺血后功能恢复能力增强。JAK（Januskinase）是一种非受体型酪氨酸蛋白激酶（PTK）。该族成员有7个同源区（JH1～7），其中JH1区为激酶区，JH2区为伪激酶区。与其他PTK不同，JAK内无Src同源区2（SH2）结构，因其既能催化与之相连的细胞因子受体发生酪氨酸磷酸化，又能磷酸化多种含特定SH2区的信号分子从而使其激活，现在已克隆成功4种JAK（JAK1～3和Tyk2）。抑制miR-17可影响蛋白激酶JAK1的表达，促进相邻血管内皮细胞间细胞因子传递，增强血管内皮细胞的出芽生长，从而促进新生血管的生成[8]。Dicer酶是RNaseⅢ家族中特异性识别小分子干扰RNAs（siRNAs）的一员，能以一种ATP依赖的方式逐步切割由外源导入或者由转基因、病毒感染等各种方式引入的siRNAs，切割后将RNA降解为19～21bp的siRNAs，使每个片段的3′端都有2个碱基突出。抑制小鼠血管内皮细胞中Dicer酶的表达，小鼠内皮细胞受外源性缺血、创伤、血管内皮生长因子（VEGF）等刺激后新生血管能力降低。向敲除Dicer酶的小鼠内皮细胞中转染miR-17-92基因簇后，小鼠内皮细胞新生血管能力恢复，细胞增殖、迁移能力增强。
4.1对卵巢癌的影响研究发现miR-17-92基因簇的表达在卵巢癌细胞系和正常卵巢组织中有差异，卵巢癌细胞系中miR-17-92基因簇表达升高。在顺铂耐药的卵巢癌细胞株中，miR-17-92基因簇的表达均下调，说明miR-17-92基因簇可影响卵巢癌细胞对顺铂类化疗药物的敏感性，在卵巢癌选择化疗方案时有重要意义。

4.2对子宫内膜癌的影响检测发现子宫内膜癌组织中磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）细胞信号传导途径发生改变，此途径主要是影响磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/AKT/mTOR）信号通路的信号传导[9-11]。研究人员运用miRNA芯片技术检测4种不同细胞和3种不同类型组织，这几种细胞和组织代表不同老化阶段的细胞与组织，结果发现miR-17-92基因簇编码的6个成熟的miRNA及其同源簇、miR-106a表达均下调，与机体老化相关。在miR-17-92基因簇编码的6个成熟的miRNA中miR-19最重要。miR-19可降低PTEN蛋白的表达水平，激活AKT/mTOR通路。在小鼠模型中，阻断mTOR表达后，小鼠寿命明显延长。miR-17-92基因簇是否可通过影响PI3K/AKT/mTOR细胞信号传导通路影响子宫内膜癌的发生发展尚需进一步研究。与此同时研究人员在乳腺癌组织中发现miR-17-5p可抑制乳腺癌扩增基因1（AIB1）的翻译，引起雌激素受体调节基因表达下降，降低乳腺癌细胞的增殖能力，因此推测出miR-17-5p同源的miRNA可能参与了与女性雌激素水平相关的肿瘤的发生。在正常子宫内膜组织与子宫内膜癌组织中，孕激素可阻断雌激素对子宫内膜细胞的增殖作用[8]，而研究已证明miR-17-92基因簇可通过靶蛋白影响Wnt信号通路，因此考虑miR-17-92基因簇可能通过Wnt通路参与子宫内膜癌的发生发展。在子宫内膜癌组织中抑癌基因PTEN的表达受到抑制，而PTEN是miR-17-92基因簇的下游靶基因，miR-17-92基因簇是否通过抑制PTEN表达促进子宫内膜癌细胞的增殖尚无报道。4.3对宫颈癌的影响宫颈癌是仅次于乳腺癌导致妇女死亡的第二大恶性肿瘤，尽管宫颈癌的早期诊断与治疗水平已有明显进步，但促进宫颈癌发生发展的机制尚未完全明确。用实时定量聚合酶链反应（qRT-PCR）检测宫颈癌组织中miR-19的表达发现，宫颈癌组织中miR-19表达量高于正常宫颈组织。miR-19过表达的宫颈癌HeLa与C33A细胞的增殖、迁移、侵袭能力增加，抑制其下游靶蛋白CUL5的表达[12]。TP53INP1是p53的靶基因，在细胞凋亡、应激反应中起重要作用。
检测发现TP53INP1是miR-17-5p的下游靶蛋白，是一种凋亡因子，抑制宫颈癌细胞生长，促进宫颈癌细胞凋亡，因此miR-17-5p在宫颈癌中发挥抑癌基因的功能[13]。研究发现miR-17-5p表达受细胞周期的影响，用qRT-PCR分别检测处于G1/G0、S、G2/M期的细胞，发现处于不同细胞周期的细胞miR-17-5p的表达量不同，G2/M期细胞miR-17-5p表达量最高。miR-20a通过上调其下游端锚聚合酶TNKS2促进宫颈癌细胞的集落形成，增加细胞侵袭能力，促进宫颈癌细胞转移[14]。c-myc属于myc癌基因家族，能调节在细胞增殖、生长和凋亡过程中具有重要作用约10%～15%的靶基因。myc过表达可促进细胞凋亡增加p53或生长素反应因子（ARF）的水平。野生型myc基因可触发细胞凋亡促进Bim蛋白的表达，miR-17-92基因簇在小鼠淋巴细胞中可促进凋亡蛋白基因Bim的表达，从而促进淋巴细胞增殖和抑制凋亡。myc可与miR-17-92基因簇的第一内含子结合，此内含子含有一个高度保守的CATGTG序列[15]，诱导miR-17-92基因簇的表达。已有文献报道，在宫颈癌组织中c-myc表达异常。此外miR-17-92基因簇调控E2F转录因子的活性，而E2F家族对细胞周期调控起重要作用，miR-17-92基因簇通过调控细胞DNA合成和与细胞增殖有关的基因表达发挥作用，同时其本身的活性又受另一些在细胞周期进程中有重要作用的蛋白调控。E2F蛋白通过与DP基因家族编码的蛋白形成异源二聚体来调节靶基因的转录，调控细胞从G1期进入S期所需的转录因子，调控细胞增殖。研究发现在神经母细胞瘤和B细胞淋巴瘤中myc与E2F转录因子直接结合到miR-17-92基因簇的启动子区，并反式激活miR-17-92基因簇，促进细胞增殖。在视网膜细胞瘤RB基因缺失的细胞中，E2F基因活性受抑制，miR-17-92基因簇表达升高，E2F转录因子与miR-17-92基因簇存在负反馈调节。已有研究证实在宫颈癌组织中c-myc和E2F均存在异常表达，而miR-17-92基因簇是否通过调控c-myc和E2F导致宫颈癌的发生却不得而知。研究发现一些miRNA可影响肺泡细胞的分化、促进细胞恶变，其中包括miR-
17-92基因簇。p38α是MAPK家族的成员，p38α在细胞生长、分化、凋亡以及炎症反应中发挥着重要作用。在小鼠肺干细胞中miR-17-92基因簇可激活p38αMAPK途径活性。p38α参与肺癌细胞分化并抑制造血干/祖细胞中多种转录因子的表达。p38αMAPK途径可激活p53基因活性，促进小鼠肺泡干细胞细胞分化和细胞自我更新能力[16]。研究结果表明miR-17-92基因簇在肺癌中表达升高，尤其在进展期小细胞肺癌中表达尤其突出。肝细胞癌中miR-17-92基因簇及其同源序列由于所在区段染色体的杂合性缺失，在不同转移潜能的肝癌细胞系中表达趋势不同。用qRT-PCR检测miR-19在不同转移潜能的肝癌细胞中的表达发现，低转移潜能细胞系表达水平明显高于高转移潜能细胞系，miR-19与转移潜能呈负相关，说明miR-19在介导肝癌细胞转移过程中是一种转移负性调控基因，行使抑癌基因功能。miR-92b可影响胃癌细胞的细胞周期，减少细胞凋亡[17]。p57为miR-92b的下游靶基因，在人胚胎干细胞中，miR-92b通过抑制p57上调cyclinD-CDK4/6、cyclinE-CDK2和cyclinA-CDK2激酶复合物的活性，使细胞快速通过G1/S限制点，抑制细胞凋亡。在胃癌细胞中抑制miR-92b的表达，24h后细胞产生G1期阻滞，48h后细胞产生S期阻滞，说明miR-92b表达下调后细胞周期延缓，抑制细胞凋亡。miR-92b在胃癌发展过程中可作为癌基因推动细胞通过周期限制点，加速细胞生长，抑制细胞凋亡。血细胞分化是一种多步骤的高度有序的过程，使多能干细胞分化为各种不同功能的细胞。多能干细胞最终分化为血细胞需要依靠转录因子及miRNA的调节。如果缺乏这两种调节因素中的一种或全部，细胞生物学状态将发生改变，导致细胞恶性变。研究发现，miR-17-92基因簇在B细胞淋巴瘤[18]、急性淋巴细胞白血病、髓细胞性白血病、慢性粒细胞白血病等血液系统疾病中高表达，可以作为大B细胞淋巴瘤的诊断工具[19-20]。综上所述，miR-17-92基因簇在多种恶性肿瘤组织中表达，并调控细胞增殖、侵袭转移，说明其在各种恶性肿瘤发生与发展过程中起重要作用。虽然miR-17-92
基因簇的功能及作用机制尚未完全明确，但其可作为肿瘤靶向治疗新的靶点，其潜在利用价值是毋庸质疑的。目前仍有许多问题尚待阐明，如miR-17-92基因簇表达在子宫内膜癌、宫颈癌、卵巢癌中发生何种改变，通过何种途径影响子宫内膜癌、宫颈癌、卵巢癌的发生发展等均需进一步的研究来解决。随着miR-17-92基因簇的各种分子生物学作用机制被逐步了解，miR-17-92基因簇将会有更加广阔的应用前景。

【相关文献】
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