鄒 燕 戴盛明

(廣西醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科,柳州 545005)

長鏈非編碼RNAMEG3調(diào)控作用相關(guān)的信號通路研究進(jìn)展①

鄒 燕 戴盛明

(廣西醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科,柳州 545005)

隨著基因組學(xué)的不斷發(fā)展，越來越多的研究表明lncRNA表達(dá)水平的改變與疾病的發(fā)展和狀態(tài)有明顯的聯(lián)系，尤其在腫瘤中發(fā)揮舉足輕重的作用[1]。LncRNA是長度大于200個(gè)核苷酸的轉(zhuǎn)錄RNA，保守性低，在體內(nèi)通過控制蛋白質(zhì)的合成、RNA的成熟和轉(zhuǎn)運(yùn)以及改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)從而使轉(zhuǎn)錄基因沉默等機(jī)制發(fā)揮調(diào)控作用[2]。MEG3是一類重要的lncRNA，具有腫瘤抑制作用[3]，有望成為腫瘤診斷的生物標(biāo)志物和腫瘤治療的靶點(diǎn)，以下就MEG3在腫瘤及多種相關(guān)疾病關(guān)系密切的信號通路的作用及其機(jī)制作一綜述。

1 MEG3與P53信號通路

MEG3通過活化P53抑癌基因發(fā)揮抑癌作用，MEG3異位表達(dá)抑制腫瘤生長可能與活化p53，調(diào)控p53抑癌作用有關(guān)[4]。一方面，MEG3通過p53依賴途徑激活p53，發(fā)揮抑癌效應(yīng)；另外一方面，MEG3也可通過p53非依賴途徑發(fā)揮抑癌作用及治療缺血性腦卒[5,6]。低氧可以誘導(dǎo)p53通路的活化，同時(shí)該過程又與HIF-1α，Noxa 和Bid密切相關(guān)，其中Noxa 和Bid可以促進(jìn)細(xì)胞增殖抑制凋亡。在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中，MEG3可以通過轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控HIF-1α，Noxa 和Bid的表達(dá)，在腫瘤中MEG3過表達(dá)后降低了Noxa 和Bid的水平從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡[7]。在胰腺癌和乳腺癌中，MEG3可以抑制MDM2蛋白的表達(dá)從而活化p53 通路達(dá)到抑癌作用[8,9]。p53 和 MDM2的作用機(jī)制已有詳細(xì)研究報(bào)道[6]。相似的研究也表明，在膠質(zhì)瘤和肺癌中DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶DNMT1的高表達(dá)可以促進(jìn)MEG3的甲基化，使MEG3表達(dá)降低激活了MDM2通路從而降低了P53蛋白的表達(dá)，促進(jìn)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展[10,11]。另外，在卵巢癌顆粒細(xì)胞中環(huán)磷酰胺可以顯著增加MEG3的表達(dá)量，活化p53 -p66 Shc通路，進(jìn)而活化凋亡相關(guān)蛋白及caspase 3，抑制腫瘤生長[12]。

2 MEG3與miR-181b-12/15-LOX信號通路

在大腦局部缺血的時(shí)候，受損的腦組織中神經(jīng)源性的脂氧合酶12/15-LOX會發(fā)生活化并通過缺氧反應(yīng)殺傷神經(jīng)元細(xì)胞[13,14]。Liu等[15]在大腦中動脈閉塞(MCAO)小鼠模型和低糖低氧(OGD)誘導(dǎo)的神經(jīng)元HT22細(xì)胞中分別證實(shí)了MEG3和12/15-LOX呈時(shí)間依賴性的升高，而miR-181b表達(dá)下降。MEG3與miR-181b的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)而與12/15-LOX 的表達(dá)呈正相關(guān)。與MEG3相反的是，miR-181b 的過表達(dá)會抑制低氧誘導(dǎo)的HT22細(xì)胞的凋亡，同時(shí)抑制12/15-LOX 表達(dá)引起的低氧損傷。并通過熒光素報(bào)告分析確定了miR-181b 直接與12/15-LOX 3′-UTR 區(qū)連接負(fù)調(diào)控12/15-LOX 的表達(dá)。

3 MEG3與線粒體信號通路

Wang等[16]在腎細(xì)胞癌(RCC)中的研究表明，MEG3可通過活化線粒體通路誘導(dǎo)RCC細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡相關(guān)信號通路主要有兩種：受體通路和線粒體通路。在受體通路中主要由caspase-8的活化啟動而在線粒體通路中啟動者主要是caspase-9的活化[17]。在RCC細(xì)胞中，過表達(dá)的MEG3可降低Bcl-2 和 caspase-9前體蛋白的表達(dá)而使組織活性caspase-9蛋白高表達(dá)，促進(jìn)了細(xì)胞色素C釋放入細(xì)胞質(zhì)。同時(shí)，Bcl-2的mRNA表達(dá)水平在MEG3過表達(dá)時(shí)是降低的[16]。Bcl-2在線粒體通路中具有重要的作用，它通過改變線粒體膜的滲透性來調(diào)控細(xì)胞的凋亡，同時(shí)還可以通過減少細(xì)胞色素C釋放入細(xì)胞質(zhì)來抑制Apaf-1介導(dǎo)的caspase-9的活化[18]。所以MEG3是通過抑制Bcl-2的表達(dá)，活化了線粒體通路從而誘導(dǎo)RCC細(xì)胞的凋亡。

4 MEG3與PTEN/PI3K/AKT信號通路

在Yang等[19]的研究中，證實(shí)MEG3通過與miR-1297相互作用于PTEN/PI3K/AKT信號通路調(diào)控睪丸生殖細(xì)胞癌(TGCT)的發(fā)生發(fā)展。在TGCT組織樣本中，MEG3與miR-1297的表達(dá)水平顯著降低，而PTEN的蛋白水平顯著降低mRNA水平?jīng)]有改變。miR-1297可以分別與PTEN mRNA的3′-UTR區(qū)和MEG3相連接，呈現(xiàn)一個(gè)競爭性連接。MEG3的過表達(dá)可以抑制miR-1297與PTEN的結(jié)合，從而使Akt失活，抑制TGCT細(xì)胞存活，見圖1。

5 MEG3與Notch信號通路

在缺血性腦卒中研究中，Liu等[20]的研究表明下調(diào)MEG3可以通過活化Notch信號通路促進(jìn)缺血性腦損傷的血管生成。過表達(dá)MEG3抑制缺血性腦卒中后腦組織功能恢復(fù)并降低了毛細(xì)血管密度。在大鼠MCAO模型中，敲減MEG3表達(dá)后從而通過增加上皮細(xì)胞的遷移、增殖、芽生和管腔形成來達(dá)到促進(jìn)血管生成的效果。同時(shí)MEG3又可以在體內(nèi)外負(fù)調(diào)控Notch信號通路。Notch信號通路在血管生成調(diào)控中具有重要的作用，當(dāng)上皮細(xì)胞缺血時(shí)會發(fā)生活化[21-23]。當(dāng)Notch信號通路被抑制后，會影響下調(diào)MEG3的促血管生成作用。所以MEG3被認(rèn)為是一種通過活化Notch信號通路發(fā)揮調(diào)控血管生成的因子。在MCAO 大鼠模型和上皮細(xì)胞中，Notch 和它的靶基因(外源發(fā)狀分裂相關(guān)增強(qiáng)子1，Hairy-enhancer of split 1 and Hey-1，Hes-1)在Meg3過表達(dá)時(shí)均被抑制，而當(dāng)Meg3下調(diào)時(shí)表達(dá)增加。另外，MEG3還可以通過抑制Notch信號通路抑制子宮內(nèi)膜癌(EC)的增殖。Notch信號通路在調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用[24]。Guo等[25]的研究表明，在EC中MEG3的表達(dá)明顯降低而Notch1和Hes1的蛋白水平明顯升高。當(dāng)過表達(dá)MEG3時(shí)，細(xì)胞的增殖受到顯著抑制，在MEG3被敲減的細(xì)胞中則相反。MEG3的作用卻可以被Notch1所調(diào)控，即MEG3的過表達(dá)通過抑制Notch信號通路顯著抑制了腫瘤的體內(nèi)生長。Hes1作為HES家族重要成員之一，是一種轉(zhuǎn)錄抑制因子，可以負(fù)調(diào)控基因修復(fù)細(xì)胞增殖和分化[24]。Notch信號通路可以促進(jìn)EC細(xì)胞的增殖，而抑制Notch信號通路可以降低Notch1和Hes1的蛋白水平起到抑制細(xì)胞周期促進(jìn)凋亡的作用，因此Jagged-1/Fc作為Notch1的激活因子，GSI作為抑制因子在Notch信號通路的靶向治療作用研究中也起到了重要的作用。

6 MEG3與Rb信號通路

Kruer等[26]的研究表明，在肺癌細(xì)胞中pRb-DNMT1通路的干預(yù)會降低MEG3的表達(dá)從而促進(jìn)細(xì)胞的增殖。視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤腫瘤抑制因子(pRb)通路在許多癌癥中是缺失的。pRb通過與轉(zhuǎn)錄因子家族的E2F相連接來調(diào)控細(xì)胞周期和增殖[27]，還可以調(diào)控細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展、凋亡、分化和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[28-30]。當(dāng)細(xì)胞周期開始時(shí)，pRb必須在cyclin依賴的激酶(CDKs)如CDK4和CDK6的作用下發(fā)生磷酸化失活。這種pRb的磷酸化使它與E2F脫離，此過程是S期和G2/M所必需的。同時(shí)，Rb信號通路還可以調(diào)控下游的非編碼RNA，如miRNAs和lncRNAs[31]。鑒于MEG3的表達(dá)與DNMT1密切相關(guān)，pRb/E2F1又可以負(fù)調(diào)控DNMT1，當(dāng)pRb/E2F1失活時(shí)會發(fā)生高度的甲基化使抑癌因子失活[32]。所以當(dāng)使用CDK4和CDK6的抑制劑palbociclib活化pRb后就可以通過抑制DNMT1的表達(dá)而使MEG3表達(dá)增加達(dá)到抑制腫瘤增殖的作用。綜上可以說明MEG3是Rb信號通路下游的一個(gè)重要因子，在促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖中發(fā)揮了重要的作用。

7 MEG3與Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin信號通路在調(diào)控細(xì)胞進(jìn)展如增殖、侵襲、分化和其他信號通路中發(fā)揮著重要的作用。這些功能的實(shí)現(xiàn)都與Wnt/β-catenin信號通路中具有多功能的β-catenin蛋白密切相關(guān)[33]。Wnt/β-catenin信號通路在許多疾病中是活化的，其中包括了對視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤干細(xì)胞的調(diào)控[34-37]。Xiao等[38]的研究表明抑制Wnt/β-catenin信號通路可以抑制視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的增殖。Gao等[39]的研究也表明在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤中MEG3作為腫瘤抑制因子可以通過負(fù)調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路的活化。MEG3通過抑制Wnt/β-catenin信號通路的活化抑制視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞的生長。另外，也有研究表明Wnt/β-catenin信號通路在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)細(xì)胞中也是活化的[40]。當(dāng)Wnt信號通路抑制因子發(fā)生高度甲基化后，NSCLC 的發(fā)生發(fā)展和治療耐藥會受到重要的影響。而 Xia等[40]的研究發(fā)現(xiàn)，MEG3通過活化P53抑制β-catenin/survivin來調(diào)控腫瘤細(xì)胞的凋亡、細(xì)胞周期和化療耐藥。下調(diào)MEG3的表達(dá)可以通過活化Wnt/β-catenin信號通路增強(qiáng)肺癌細(xì)胞對順鉑的耐藥。β-catenin作為Wnt信號通路的重要組成部分，可以被GSK-3β磷酸化從而發(fā)生泛素化降解目的蛋白。GSK-3β除了可以磷酸化β-catenin，還可以活化Wnt/β-catenin信號通路抑制多種蛋白復(fù)合物的形成。

8 結(jié)語

隨著基因組學(xué)的不斷發(fā)展與科研技術(shù)的不斷進(jìn)步，使人們對MEG3的認(rèn)識不斷深入，其在腫瘤及其他多種相關(guān)疾病中的作用機(jī)制也逐漸被發(fā)掘及完善。在腫瘤發(fā)病率居高不下的現(xiàn)狀下，MEG3少見的抑癌特性促使研究者們想要進(jìn)一步剖析它的生物學(xué)作用機(jī)制，其中關(guān)于信號通路的研究更是尤為突出。因此，了解MEG3在疾病中發(fā)揮作用的重要相關(guān)通路，是將其作為相應(yīng)的生物標(biāo)志物或治療靶點(diǎn)并為實(shí)際應(yīng)用到臨床提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

[1] Anwar SL,Krech T,Hasemeier B,etal.Loss of imprinting and allelic switching at the DLK1-MEG3 locus in human hepatocellular carcinoma[J].PLoS One,2012,7(11):e49462.

[2] Wang KC,Chang HY.Molecular mechanisms of long noncoding RNAs[J].Mol Cell,2011,43(6):904-914.

[3] Zhou Y,Zhang X,Klibanski A.MEG3 noncoding RNA:a tumor suppressor[J].J Mol Endocrinol,2012,48(3):R45-53.

[4] Zhou Y,Zhong Y,Wang Y,etal.Activation of p53 by MEG3 non-coding RNA[J].J Biol Chem,2007,282(34):24731-24742.

[5] Sheng X,Li J,Yang L,etal.Promoter hypermethylation influences the suppressive role of maternally expressed 3,a long non-coding RNA,in the development of epithelial ovarian cancer[J].Oncol Rep,2014,32(1):277-285.

[6] 蘇冬梅,鄒齡松,何融泉,等.長鏈非編碼RNAMEG3在腫瘤中的作用及機(jī)制[J].海南醫(yī)學(xué),2015，26(10):1472-1474.

[7] Tang W,Dong K,Li K,etal.MEG3,HCN3 and linc01105 influence the proliferation and apoptosis of neuroblastoma cells via the HIF-1alpha and p53 pathways[J].Scientific Rep,2016,6:36268.

[8] Hu DM,Su CJ,Jiang M,etal.Fenofibrate inhibited pancreatic cancer cells proliferation via activation of p53 mediated by upregulation of LncRNA MEG3[J].Biochem Biophys Res Commun,2016,471(2):290-295.

[9] Sun L,Li Y,Yang B.Downregulated long non-coding RNA MEG3 in breast cancer regulates proliferation,migration and invasion by depending on p53′s transcriptional activity[J].Biochemical Biophys Res Commun,2016,478(1):323-329.

[10] Li J,Bian EB,He XJ,etal.Epigenetic repression of long non-coding RNA MEG3 mediated by DNMT1 represses the p53 pathway in gliomas[J].Int J Oncol,2016,48(2):723-733.

[11] Lu KH,Li W,Liu XH,etal.Long non-coding RNA MEG3 inhibits NSCLC cells proliferation and induces apoptosis by affecting p53 expression[J].BMC Cancer,2013,13:461.

[12] Xiong Y,Liu T,Wang SW,etal.Cyclophosphamide promotes the proliferation inhibition of mouse ovarian granulosa cells and premature ovarian failure by activating the lncRNA-Meg3-p53-p66Shc pathway[J].Gene,2017,596:1-8.

[13] Han J,Sun L,Xu Y,etal.Activation of PPARgamma by 12/15-lipoxygenase during cerebral ischemia-reperfusion injury[J].Int J Mol Med,2015,35(1):195-201.

[14] Jung JE,Karatas H,Liu Y,etal.STAT-dependent upregulation of 12/15-lipoxygenase contributes to neuronal injury after stroke[J].J Cerebral Blood Flow Metabolism,2015,35(12):2043-2051.

[15] Liu X,Hou L,Huang W,etal.The mechanism of long non-coding RNA MEG3 for neurons apoptosis caused by hypoxia:mediated by miR-181b-12/15-lox signaling pathway[J].Front Cell Neurosci,2016,10:201.

[16] Wang M,Huang T,Luo G,etal.Long non-coding RNA MEG3 induces renal cell carcinoma cells apoptosis by activating the mitochondrial pathway[J].J Huazhong University Sci Technol Med Sci,2015,35(4):541-545.

[17] Debatin KM.Apoptosis pathways in cancer and cancer therapy[J].Cancer Immunol Immunoth,2004,53(3):153-159.

[18] Gross A,McDonnell JM,Korsmeyer SJ.BCL-2 family members and the mitochondria in apoptosis[J].Genes Develop,1999,13(15):1899-1911.

[19] Yang NQ,Luo XJ,Zhang J,etal.Crosstalk between Meg3 and miR-1297 regulates growth of testicular germ cell tumor through PTEN/PI3K/AKT pathway[J].Am J Translational Res,2016,8(2):1091-1099.

[20] Liu J,Li Q,Zhang KS,etal.Downregulation of the long non-coding RNA Meg3 promotes angiogenesis after ischemic brain injury by activating notch signaling[J].Mol Neurobiol,2016.Epub ahead of print.

[21] Gridley T.Notch signaling in vascular development and physiology[J].Development,2007,134(15):2709-2718.

[22] Liu ZJ,Shirakawa T,Li Y,etal.Regulation of Notch1 and Dll4 by vascular endothelial growth factor in arterial endothelial cells:implications for modulating arteriogenesis and angiogenesis[J].Mol Cell Biol,2003,23(1):14-25.

[23] Takeshita K,Satoh M,Ii M,etal.Critical role of endothelial Notch1 signaling in postnatal angiogenesis[J].Circul Res,2007,100(1):70-78.

[24] Kwon SM,Alev C,Lee SH,etal.The molecular basis of Notch signaling:a brief overview[J].Adv Exp Med Biol,2012,727:1-14.

[25] Guo Q,Qian Z,Yan D,etal.LncRNA-MEG3 inhibits cell proliferation of endometrial carcinoma by repressing Notch signaling[J].Biomed,2016,82:589-594.

[26] Kruer TL,Dougherty SM,Reynolds L,etal.Expression of the IncRNA maternally expressed gene 3(MEG3)contributes to the control of lung cancer cell proliferation by the rb pathway[J].PLoS One,2016,11(11):e0166363.

[27] Giacinti C,Giordano A.RB and cell cycle progression[J].Oncogene,2006,25(38):5220-5227.

[28] Dick FA,Rubin SM.Molecular mechanisms underlying RB protein function[J].Nat Rev Mol Cell Biol,2013,14(5):297-306.

[29] Indovina P,Marcelli E,Casini N,etal.Emerging roles of RB family:new defense mechanisms against tumor progression[J].J Cell Physiol,2013,228(3):525-535.

[30] Witkiewicz AK,Cox DW,Rivadeneira D,etal.The retinoblastoma tumor suppressor pathway modulates the invasiveness of ErbB2-positive breast cancer[J].Oncogene,2014,33(30):3980-3991.

[31] Mittnacht S.Control of pRB phosphorylation[J].Curr Opin Genet Develop,1998,8(1):21-27.

[32] McCabe MT,Davis JN,Day ML.Regulation of DNA methyltransferase 1 by the pRb/E2F1 pathway[J].Cancer Res,2005,65(9):3624-3632.

[33] MacDonald BT,Tamai K,He X.Wnt/beta-catenin signaling:components,mechanisms,and diseases[J].Developmental Cell,2009,17(1):9-26.

[34] Chung MT,Lai HC,Sytwu HK,etal.SFRP1 and SFRP2 suppress the transformation and invasion abilities of cervical cancer cells through Wnt signal pathway[J].Gynecologic Oncol,2009,112(3):646-653.

[35] Khramtsov AI,Khramtsova GF,Tretiakova M,etal.Wnt/beta-catenin pathway activation is enriched in basal-like breast cancers and predicts poor outcome[J].Am J Pathol,2010,176(6):2911-2920.

[36] Shi Z,Qian X,Li L,etal.Nuclear translocation of beta-catenin is essential for glioma cell survival[J].J Neuroimmune Pharmacol,2012,7(4):892-903.

[37] Silva AK,Yi H,Hayes SH,etal.Lithium chloride regulates the proliferation of stem-like cells in retinoblastoma cell lines:a potential role for the canonical Wnt signaling pathway[J].Mol Vision,2010,16:36-45.

[38] Xiao W,Chen X,He M.Inhibition of the Jagged/Notch pathway inhibits retinoblastoma cell proliferation via suppressing the PI3K/Akt,Src,p38MAPK and Wnt/betacatenin signaling pathways[J].Mol Med Rep,2014,10(1):453-458.

[39] Gao Y,Lu X.Decreased expression of MEG3 contributes to retinoblastoma progression and affects retinoblastoma cell growth by regulating the activity of Wnt/beta-catenin pathway[J].Tumour Biol,2016,37(2):1461-1469.

[40] Xia Y,He Z,Liu B,etal.Downregulation of Meg3 enhances cisplatin resistance of lung cancer cells through activation of the WNT/beta-catenin signaling pathway[J].Mol Med Rep,2015,12(3):4530-4537.

[收稿2017-05-27 修回2017-06-14]

(編輯 許四平 劉格格)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.11.031

①本文為柳州市腫瘤疾病防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)(No.2014G020403)和廣西醫(yī)科大學(xué)青年科學(xué)基金(No.GXMUYSF201639)。

R32

A

1000-484X(2017)11-1741-04

鄒 燕(1985年-)，女，碩士，主治醫(yī)師，主要從事結(jié)腸癌腫瘤免疫相關(guān)研究，E-mail：marszouyan@126.com。

及指導(dǎo)教師：戴盛明(1968年-)，男，博士，主任，主任檢驗(yàn)技師，博士生導(dǎo)師，主要從事腫瘤免疫相關(guān)研究，E-mail：daishm@sina.com。