葉書緣 章麗巧 孫狄兒 高國生

1.寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院，浙江寧波 315211；2.寧波市第二醫(yī)院檢驗(yàn)科，浙江寧波 315000；3.寧波大學(xué)附屬李惠利醫(yī)院檢驗(yàn)科，浙江寧波 315046

惡性腫瘤的發(fā)病率和死亡率在世界范圍內(nèi)每年呈上升趨勢，是人類健康的重要“殺手”之一。2020年，全球范圍內(nèi)估計(jì)有超過1900萬的新發(fā)惡性腫瘤病例和近1000萬的死亡病例，預(yù)計(jì)2040年全球惡性腫瘤負(fù)擔(dān)將超過2800萬例，特別是轉(zhuǎn)型中的國家增幅更大[1]。臨床上廣泛應(yīng)用的影像學(xué)（如B型超聲、計(jì)算機(jī)斷層掃描和磁共振等）檢查和外周血生物標(biāo)志物（如甲胎蛋白、癌胚抗原及糖類抗原等）檢測均可用于惡性腫瘤的篩查，但均存在敏感度和特異性無法滿足臨床需求的局限性。隨著多組學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，人類對(duì)于腫瘤的研究也日益深入，越來越多與腫瘤相關(guān)的生物標(biāo)志物被發(fā)掘[2-4]。核內(nèi)不均一核糖核蛋白（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein，hnRNP）是人體內(nèi)廣泛表達(dá)的一類蛋白，研究表明其在諸多惡性腫瘤中高表達(dá)，且該蛋白家族與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展關(guān)系緊密，參與惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移與代謝異常[5-7]。與該家族中被廣泛關(guān)注的成員hnRNP A1、hnRNP A2/B1相比，hnRNP A3是一個(gè)較少被研究的蛋白[8]?，F(xiàn)本文針對(duì)hnRNP A3在不同疾病中的表達(dá)水平、臨床應(yīng)用價(jià)值及可能的內(nèi)在機(jī)制等研究進(jìn)展作一綜述。

1 hnRNP的結(jié)構(gòu)和功能

hnRNP是一組由核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）聚合酶Ⅱ翻譯、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄控制和轉(zhuǎn)錄物核處理的RNA結(jié)合蛋白（RNA–binding protein，RBP）。截至目前，該家族至少有33位成員被發(fā)現(xiàn)，部分家族成員之間可以相互作用并形成復(fù)合體[9,10]。hnRNP可作為“RNA骨架”，影響多種與RNA相關(guān)的生物學(xué)過程，參與核酸代謝的多個(gè)環(huán)節(jié)，包括可變剪接、信使RNA（messenger RNA，mRNA）的穩(wěn)定與轉(zhuǎn)錄以及翻譯調(diào)控，是機(jī)體內(nèi)非常重要的蛋白[11,12]。

hnRNP的功能根據(jù)其細(xì)胞定位而變化，大多數(shù)hnRNP蛋白具有常規(guī)的核定位信號(hào)（nuclear localization sequence，NLS），在穩(wěn)定狀態(tài)下其主要位于細(xì)胞核中，負(fù)責(zé)包裝和穩(wěn)定新轉(zhuǎn)錄的前體mRNA（pre–messenger RNA，pre–mRNA）。該組裝步驟有助于去除內(nèi)含子和其他外顯子，幫助成熟的mRNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中。不同hnRNP蛋白家族成員具有共同的特征，但hnRNP模塊在結(jié)構(gòu)域的組合和排列方面可發(fā)生變異，其功能也隨之發(fā)生多樣性的改變。研究表明，hnRNP的功能變異可能源于多種旁系同源物的表達(dá)和可變剪接形成的同工型蛋白表達(dá)[13]。因此，hnRNP作為一種高度通用的蛋白質(zhì)，研究其旁系同源物或同工型的特定位置和功能非常重要，對(duì)于其多種生物學(xué)功能的揭示具有重要意義。

鑒于hnRNP對(duì)基因調(diào)控發(fā)揮重要作用，多種hnRNP蛋白被證實(shí)在不同類型惡性腫瘤中表達(dá)上調(diào)，其中與hnRNP A1、hnRNP A2/B1、hnRNP B1、hnRNP E1、hnRNP E2、hnRNP K、hnRNP F、hnRNP L的相關(guān)研究居多。Li等[14]基于第二代基因測序數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了33種惡性腫瘤中hnRNP基因的分子改變和臨床相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)hnRNP A1和hnRNP A/B在大多數(shù)腫瘤中高表達(dá)，hnRNP M、hnRNP UL1和hnRNP L的突變頻率較高，而hnRNP A2/B1顯示在各種惡性腫瘤中存在廣泛的拷貝數(shù)擴(kuò)增；同時(shí)多種hnRNP，特別是hnRNP F、hnRNP H2、hnRNP U和hnRNP UL1參與了與惡性腫瘤相關(guān)的多種途徑，包括蛋白質(zhì)分泌、有絲分裂紡錘體、G2/M檢查點(diǎn)、DNA修復(fù)、IL–6/JAK/STAT3信號(hào)和凝血等。最近有研究發(fā)現(xiàn)hnRNP A2/B1還可以激活Snarl誘導(dǎo)EMT，從而促進(jìn)肝癌轉(zhuǎn)移，當(dāng)用小干擾RNA沉默EMT因子Snail后，過表達(dá)hnRNPs促進(jìn)肝癌肺轉(zhuǎn)移的能力明顯減弱[15]。但宋麗等[16]發(fā)現(xiàn)，hnRNP E1可通過抑制人乳頭瘤病毒16型E6基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯，導(dǎo)致宮頸癌細(xì)胞的凋亡，由此他們認(rèn)為hnRNP E1有作為宮頸癌治療靶點(diǎn)的潛力。

2 hnRNP A3的結(jié)構(gòu)和功能

hnRNP A3是hnRNP A/B家族成員，是hnRNP核顆粒的關(guān)鍵成分，越來越多的證據(jù)表明它在RNA代謝中發(fā)揮著與以往成員不同的作用[17]。它與同源框C8（homeobox C8，HOXC8）基因的調(diào)控區(qū)相互作用，是一種新型的RNA轉(zhuǎn)運(yùn)反應(yīng)元件結(jié)合蛋白[18]。該蛋白可以直接與hnRNP A2反應(yīng)元件（A2 response element，A2RE）結(jié)合，并不一定通過與RNA– hnRNP A2復(fù)合物間接與A2RE結(jié)合。hnRNP A3在細(xì)胞質(zhì)RNA轉(zhuǎn)運(yùn)中的作用可能與hnRNP A2相似，因?yàn)槠湓诮M織中與hnRNP A2共定位[19]。需要指出的是，大腦是發(fā)現(xiàn)過表達(dá)hnRNP A3a的唯一組織。

hnRNP A3亞型（A3a和A3b）均能與免疫選擇的hnRNP和信使核糖核蛋白（messenger ribonucleoprotein，mRNP）復(fù)合物穩(wěn)定結(jié)合。hnRNP A3輔助結(jié)構(gòu)域在人細(xì)胞提取物的拉下實(shí)驗(yàn)測定中顯示了獨(dú)特的能力，其在hnRNP A/B蛋白以及其他hnRNP相互作用的網(wǎng)絡(luò)形成中舉足輕重[20]。

除此之外，hnRNP A3在體內(nèi)與染色體的端粒緊密相關(guān)，可作為維持端粒長度的負(fù)向調(diào)節(jié)劑[21]；hnRNP A3與單鏈端粒重復(fù)序列的結(jié)合可保護(hù)該重復(fù)序列免受核酸酶的攻擊，并在體外抑制端粒酶反應(yīng)及DNA合成，其在端粒重復(fù)序列的穩(wěn)定性維持過程中具有重要的生物學(xué)作用。同時(shí)，最新研究證實(shí)，hnRNP A3在人胚胎干細(xì)胞的多能性維持過程中扮演重要角色，其可與多種影響出核的蛋白相互結(jié)合，由此達(dá)到調(diào)控干細(xì)胞多能性的目的[22]。

3 hnRNP A3在疾病中的異常表達(dá)情況

3.1 hnRNP A3在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用

hnRNP是負(fù)責(zé)包裝和穩(wěn)定新轉(zhuǎn)錄的pre–mRNA的核糖核蛋白，具有多樣性和復(fù)雜性，其在細(xì)胞核酸代謝中發(fā)揮非常關(guān)鍵的作用。hnRNP的異常表達(dá)在多種類型的惡性腫瘤中均有報(bào)道，特別是在腫瘤干細(xì)胞中也顯著上調(diào)[23-25]，并且有多項(xiàng)研究證實(shí)hnRNP A3對(duì)于腫瘤的發(fā)生和發(fā)展起著重要作用。

2010年，Boukakis等[26]通過研究hnRNP A/B在肺癌中的表達(dá)模式改變及其作為早期診斷分子標(biāo)志物的潛力時(shí)，發(fā)現(xiàn)hnRNP A/B的解偶聯(lián)除了脫鉤外，hnRNP A1是失調(diào)發(fā)生率最高的蛋白（76%），其次是hnRNP A3（52%），hnRNP A3的存在及其獨(dú)特的機(jī)制使其在非小細(xì)胞肺癌（non–small cell lung cancer，NSCLC）中發(fā)揮重要作用。2011年，Shi等[27]通過激光捕獲顯微切割和二維差異凝膠電泳技術(shù)對(duì)晚期結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)hnRNP I及hnRNP A3等在CRC中表達(dá)顯著上調(diào)，提示它們與結(jié)直腸癌的發(fā)展存在密切關(guān)聯(lián)。2014年，Romero–Garcia等[28]發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境的自然變化對(duì)hnRNP的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)有影響，其中hnRNP A3轉(zhuǎn)錄水平最為恒定。2018年，Mishra等[29]通過研究人載脂蛋白B–mRNA編輯酶復(fù)合物3B（apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide like 3B，APOBEC3B）與癌細(xì)胞中的hnRNP A3相互作用，發(fā)現(xiàn)hnRNP A3b與hnRNP A3發(fā)生了特異性相互作用，并且兩者是共定位的；在正在發(fā)展的腫瘤中，hnRNP A3的上調(diào)和激活會(huì)引起意想不到的突變簇，從而促進(jìn)惡性腫瘤的發(fā)展。2020年，Ren等[30]發(fā)現(xiàn)hnRNP A3的表達(dá)可用于區(qū)分高度異型增生結(jié)節(jié)（high–grade dysplastic nodules，HGDN）和早期肝細(xì)胞癌（early hepatocelluar carcinoma，eHCC），特別是與磷脂酰肌醇蛋白聚糖3（glypican 3，GPC3）聯(lián)合檢測時(shí)，其診斷特異性高達(dá)100%；此外，hnRNP A3表達(dá)與肝癌的分化有關(guān)，高表達(dá)水平的hnRNP A3與肝癌患者的低存活率相關(guān)。這些研究表明，hnRNP A3有作為鑒別診斷HGDN和eHCC生物標(biāo)志物的潛力。2020年，Wang等[31]發(fā)現(xiàn)與表皮生長因子受體（epithelial growth factor receptor，EGFR）相互作用的hnRNP A3可以調(diào)節(jié)核EGFR的積累，hnRNP A3的下調(diào)減少了EGFR的核積累，進(jìn)而伴隨著體內(nèi)外腫瘤生長能力的降低。最新的研究顯示，hnRNP A3高表達(dá)與膀胱癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈顯著正相關(guān)（P=0.014），同時(shí)顯著影響疾病進(jìn)展和惡性腫瘤特異性死亡率（P=0.013、0.006）[32]。

3.2 hnRNP A3與神經(jīng)性疾病存在特定關(guān)系

目前有多項(xiàng)研究證實(shí)，某些神經(jīng)退行性疾病如額顳葉變性（frontotemporal lobe degeneration，F(xiàn)TLD）會(huì)改變?nèi)说男袨?、性格和語言。hnRNP維持RNA代謝，研究發(fā)現(xiàn)該家族中多個(gè)成員是神經(jīng)發(fā)育障礙的關(guān)鍵基因[12]，其功能的變化可能是FTLD發(fā)病的基礎(chǔ)。

2013年，Mori等[33]發(fā)現(xiàn)hnRNP A3與GGGGCC（G4C2）重復(fù)序列結(jié)合，是9號(hào)染色體第72個(gè)開放閱讀框（chromosome 9 open reading frame 72，C9orf72）基因突變患者海馬中自噬標(biāo)記蛋白p62陽性/反式激活反應(yīng)–DNA結(jié)合蛋白（TAR DNA–binding protein 43，TDP43）陰性包涵體的組成部分。G4C2六核苷酸重復(fù)擴(kuò)增（hexanucleotide repeat expansion，HRE）在C9orf72基因調(diào)控區(qū)內(nèi)，該基因的變異是家族性肌萎縮性側(cè)索硬化（familial amyotrophic lateral sclerosis，F(xiàn)ALS）的最常見原因，也是FTLD的第2常見原因。hnRNP A3在C9orf72突變患者的海馬中形成了神經(jīng)元胞質(zhì)和核內(nèi)包涵體，進(jìn)而影響患者額顳葉變性。2017年，Davidson等[34]在研究FTLD以及某些相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病時(shí)，發(fā)現(xiàn)hnRNP A3和二肽重復(fù)蛋白（dipeptide repeat protein，DPR）之間存在特定的關(guān)系（如形成包涵體），而不是將hnRNP A3蛋白簡單地被動(dòng)募集到蛋白聚集體中。2021年，Nihei等[35]發(fā)現(xiàn)在C9orf72突變患者的齒狀回中，較低的核hnRNP A3水平與DNA損傷增加有關(guān)。除此之外，Ou等[36]發(fā)現(xiàn)hnRNP A3在神經(jīng)祖細(xì)胞分裂中發(fā)揮關(guān)鍵作用，hnRNP A3的下調(diào)引發(fā)染色體紊亂，阻礙了神經(jīng)祖細(xì)胞分裂過程中染色體的正常分離，導(dǎo)致有絲分裂延遲；同時(shí)在人腦類器官中hnRNP A3的下調(diào)導(dǎo)致神經(jīng)祖細(xì)胞和深層神經(jīng)元的顯著減少。

3.3 hnRNP A3在自身免疫性疾病中具有重要作用

在之前的研究報(bào)道中，已公認(rèn)hnRNP可作為自身抗原發(fā)揮作用，并且它們?cè)谝欢ǔ潭壬弦约膊√禺愋苑绞奖换颊咦陨砜贵w靶向結(jié)合[37]。早在2004年有報(bào)道指出，在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、混合性結(jié)締組織病和硬皮病等患者身上可檢測到hnRNP A3[38]；研究表明，hnRNP A3蛋白質(zhì)的理化特征和穩(wěn)定性模式，在系統(tǒng)性人類自身免疫狀態(tài)的發(fā)展中，尤其是在炎性反應(yīng)組織中，具有重要的功能意義。

4 結(jié)束語與展望

hnRNP A3在多種疾病中表達(dá)水平異常，特別是與腫瘤和神經(jīng)退行性疾病關(guān)系密切。在某些腫瘤的發(fā)展過程中，hnRNP A3的表達(dá)與腫瘤的分化呈正相關(guān)，hnRNP A3下調(diào)能降低腫瘤的生長能力從而提升患者的存活率。而針對(duì)神經(jīng)退行性疾病如FTLD，hnRNP A3主要通過在患者的海馬中形成特定包涵體來影響患者的神經(jīng)系統(tǒng)。但對(duì)于其他多種臨床疾病，相關(guān)潛在機(jī)制尚未有探討，亟須進(jìn)一步的深入研究。例如新近的研究報(bào)道發(fā)現(xiàn)，hnRNP A3是FⅨ–AIE RNA（factor Ⅸ–age–related increase element as a stem–loop forming RNA）結(jié)合的主要肝核蛋白，該蛋白可能通過尚未確定的表觀遺傳機(jī)制在與年齡相關(guān)的基因表達(dá)中起關(guān)鍵作用[39]。相信隨著人們對(duì)于該基因在多種不同疾病中的不斷深入研究，hnRNP A3對(duì)于人類疾病診斷、治療、預(yù)后等方面的作用將會(huì)被逐步揭示。