梁微微，李乃適

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科衛(wèi)生部內(nèi)分泌重點實驗室，北京100730

長鏈非編碼核糖核酸ANRIL與糖脂代謝性疾病

梁微微，李乃適

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科衛(wèi)生部內(nèi)分泌重點實驗室，北京100730

ANRIL;糖脂代謝

近年來隨著全基因組關(guān)聯(lián)研究 (Genome Wide Asso-ciation Study，GWAS)的深入，人們對染色體9p21基因區(qū)段的認(rèn)識大為增加［1-3］。盡管該區(qū)段最早在2007年被發(fā)現(xiàn)與冠狀動脈性心臟病 (coronary heart disease，CHD)發(fā)病密切相關(guān)［1，3］，但此后的研究發(fā)現(xiàn)9p21區(qū)段不僅與2型糖尿病、心肌梗死密切相關(guān)，也與腹主動脈瘤、外周血管病、卵巢癌、子宮內(nèi)膜異位、顱內(nèi)動脈瘤等多種疾病具有顯著相關(guān)性［4］。值得注意的是，染色體9p21區(qū)段中與CHD、2型糖尿病相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性 (single nucleotide polymorphism，SNP)位點幾乎都位于不編碼蛋白質(zhì)的“基因沙漠”中［3］。近期較深入的研究發(fā)現(xiàn)，這些SNP位點大多位于一個新發(fā)現(xiàn)的長鏈非編碼 RNA(long noncoding RNA，lncRNA)ANRIL(lncRNA-INK4基因座反義鏈非編碼，antisense noncoding RNA in the INK4 locus)上［5］。本文對ANRIL及與其相關(guān)的糖脂代謝性疾病進(jìn)行綜述。

ANRIL簡介

在染色體9p21區(qū)段與ANRIL編碼區(qū)域最近的蛋白編碼基因，是幾千堿基對 (kb)外的INK4b-ARF-INK4a基因座［6］。INK4b-ARF-INK4a基因座長約35 kb，內(nèi)含3種已知的抑癌基因［7］:INK4b(又稱 CDKN2B)、INK4a和ARF(兩個基因合稱CDKN2A)，它們編碼依賴細(xì)胞周期蛋白的激酶抑制劑p15INK4b、p16INK4a及另一種蛋白質(zhì)p14ARF，這3種編碼蛋白參與細(xì)胞周期調(diào)控，其基因過表達(dá)與細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、腫瘤調(diào)控相關(guān)。

p15INK4bANRIL基因又稱CDKN2B-AS(CDKN2B-antisense)，包含19個外顯子，長度約12.3 kb，可轉(zhuǎn)錄成一段長約3834 bp的與INK4b-ARF-INK4a基因座呈轉(zhuǎn)錄反義方向的RNA，即ANRIL［5］。ANRIL基因1號內(nèi)含子與CDKN2B的2個外顯子重疊，ANRIL基因1號外顯子5'端位于ARF基因轉(zhuǎn)錄起始位點上游約300 bp［5］。

目前，ANRIL的分子結(jié)構(gòu)尚不清晰。ANRIL由RNA聚合酶Ⅱ［8］轉(zhuǎn)錄而成，剪接成不同的亞型，大部分ANRIL亞型為線性結(jié)構(gòu)，同時也存在一些圓形非多聚腺苷酸化的亞型［5］。有文獻(xiàn)報道ANRIL某些亞型具有組織特異性［5］，提示了其功能的復(fù)雜性。

ANRIL調(diào)控基因表達(dá)機制

目前認(rèn)為，ANRIL具有調(diào)節(jié)INK4b-ARF-INK4a基因座基因表達(dá)的作用［8-10］。白血?。?1］、前列腺癌［8］等組織的觀察性研究發(fā)現(xiàn)，ANRIL表達(dá)明顯上調(diào)，而INK4a、INK4b基因表達(dá)與之呈負(fù)相關(guān)，提示ANRIL可能具有調(diào)節(jié)INK4b-ARF-INK4a基因座基因表達(dá)的作用。Yap等［8］將ANRIL基因敲除，觀察到INK4a基因表達(dá)增強;Kotake等［12］利用小干涉RNA(small interfering RNA，siRNA)方法在W138細(xì)胞將ANRIL表達(dá)下調(diào)，觀察到INK4b基因表達(dá)明顯增強，提示ANRIL具有參與INK4b-ARF-INK4a基因座的沉默調(diào)控功能。

Yap等［8］在體外細(xì)胞實驗中發(fā)現(xiàn)，ANRIL可與多梳復(fù)合物1(polycomb repressive complex 1，PRC1)中的CBX7蛋白相互結(jié)合，影響CBX7蛋白募集，通過錨定作用激活組蛋白3第27位賴氨酸甲基化位點(H3K27me3)，使H3K27甲基化，導(dǎo)致INK4a基因沉默表達(dá)。將ANRIL基因敲除，H3K27me3甲基化水平降低，同時觀察到INK4a基因表達(dá)上調(diào)。除了結(jié)合PRC1，Kotake等［12］報道 ANRIL可與 PRC2成員SUZ12蛋白特異性結(jié)合，影響PRC2向染色質(zhì)募集，調(diào)節(jié)INK4b基因沉默。Sato等［13］報道ANRIL在細(xì)胞周期及凋亡因子E2F1的介導(dǎo)下，對ARF基因產(chǎn)生沉默表達(dá)。可見，ANRIL對INK4b-ARF-INK4a基因座表達(dá)的影響是由多種分子通過復(fù)雜的調(diào)控機制作用而得以實現(xiàn)的。

ANRIL與冠狀動脈性心臟病

2007年5月，Helgadottir等［1］在高加索人群中開展基于大樣本群體的CHD遺傳學(xué)研究，首次報道了一個與CHD相關(guān)的易感位點9p21.3。最近，F(xiàn)ramingham Heart Study(FHS)對281例心血管疾病患者全基因組DNA的9p21.3區(qū)域進(jìn)行直接測序，發(fā)現(xiàn)516個最小等位基因計數(shù)≥5的SNPs，其中322個SNPs位點位于轉(zhuǎn)錄區(qū)段內(nèi)，占60.5%;300個SNPs位于內(nèi)含子編碼區(qū)域內(nèi)，占58.1%;而僅有的22個位于外顯子編碼區(qū)域的SNPs中11個位于非編碼RNA ANRIL中［14］。從這些變異中篩選出126個SNPs并在7290例個體中進(jìn)行基因分型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一系列與多種心血管疾病關(guān)聯(lián)的遺傳變異 (rs4977574、rs1333045、rs1333046、rs10811661等)，這些變異顯著影響著CHD的發(fā)生。

目前研究提示，與CHD相關(guān)的風(fēng)險等位基因能影響ANRIL的表達(dá)。Jarinova等［15］研究發(fā)現(xiàn)4個可能具有ANRIL增強子活性的保守區(qū)域 (CNS1-4)，其中位于CNS3的兩個風(fēng)險等位純合變異可顯著增強大動脈平滑肌細(xì)胞中ANRIL的表達(dá)。另一項對1098例冠狀動脈疾病患者的外周血單核細(xì)胞全基因組9p21位點內(nèi)風(fēng)險等位基因研究結(jié)果顯示，其風(fēng)險等位基因可顯著改變ANRIL兩個轉(zhuǎn)錄本的轉(zhuǎn)錄［16］。這些實驗提示位于9p21的CHD關(guān)聯(lián)遺傳位點可能通過影響ANRIL的表達(dá)，間接參與INK4b-ARF-INK4a基因調(diào)控。實驗表明，INK4b-ARF-INK4a基因參與了動脈粥樣硬化的發(fā)生過程。Gizard等［17］在頸動脈損傷小鼠模型及人平滑肌細(xì)胞中均觀察到INK4a基因能通過PPARα通路調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞增生。在小鼠中敲除INK4b-ARF-INK4a基因，心肌組織及頸動脈弓處內(nèi)皮細(xì)胞增生顯著增加，加劇了動脈粥樣硬化斑塊的形成，小鼠死亡率明顯升高［18］。

ANRIL與糖尿病

2007年，來自美國、英國、芬蘭的3項獨立的GWAS研究均報道了ANRIL與2型糖尿病相關(guān)［19-21］。此后，有多篇文獻(xiàn)報道了ANRIL區(qū)域與2型糖尿病相關(guān)的 SNPs(如 rs564398-A、rs10811661-T)［22-23］。目前認(rèn)為，ANRIL通過調(diào)節(jié)INK4b-ARF-INK4a基因，從多個機制共同參與了糖尿病的發(fā)病。有研究表明，過表達(dá)INK4b基因小鼠胰島細(xì)胞增殖減慢、凋亡增加，提示INK4b基因能夠影響胰島發(fā)生發(fā)育［24］。同時，INK4b-ARF-INK4a基因座可通過CDK4-pRB-E2F1通路調(diào)節(jié)胰島β細(xì)胞的胰島素分泌［25］。脂肪組織、肝臟、胰腺、血管內(nèi)皮慢性炎癥反應(yīng)是2型糖尿病發(fā)病的重要機制之一［26］;有研究證實INK4b-ARF-INK4a基因具有調(diào)控淋巴細(xì)胞增殖、分化的效應(yīng)，提示這可能是其參與2型糖尿病發(fā)病的機制之一。此外，有文獻(xiàn)表明INK4a基因可通過PKA-cAMP通路調(diào)節(jié)肝糖原異生過程［27］。

ANRIL與脂代謝紊亂

鑒于糖尿病、脂代謝紊亂和CHD的密切聯(lián)系，探討ANRIL和脂代謝紊亂的關(guān)系非常重要。目前尚無大型的人群研究或GWAS研究探討長鏈非編碼RNA ANRIL與脂代謝相關(guān)的研究報道，但已有一些小規(guī)模研究提示兩者可能具有相關(guān)性。Ahmed等［28］在294位亞裔人群中發(fā)現(xiàn)，ANRIL基因rs1333094位點多態(tài)性可能與低密度脂蛋白的調(diào)節(jié)相關(guān)。此外，已有基礎(chǔ)研究提示非編碼RNA與脂肪組織發(fā)生相關(guān)［29］。ANRIL和脂代謝紊亂的內(nèi)在關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

展望

以ANRIL為代表的lncRNA研究尚處于起步階段，但隨著研究的深入，相信會發(fā)現(xiàn)有越來越多的lncRNA參與了代謝性疾病的發(fā)生、發(fā)展。目前，lncRNA的作用尚未完全明確，隨著新一代測序技術(shù)、生物信息技術(shù)等的發(fā)展，lncRNA在代謝性疾病中的作用將得到更深入的研究，從而將為代謝性疾病的診斷和治療提供新的思路。

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A

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10.3969/j.issn.1674-9081.2015.06.013

2015-07-17)

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2014年度留學(xué)人員科技活動項目擇優(yōu)資助項目 (重點類)