食管癌相關(guān)的LncRNA：食管癌的LncRNA調(diào)控機(jī)制總結(jié)

2018-01-31 來源：健客社區(qū) 標(biāo)簽：掌上醫(yī)生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護(hù)膚

摘要：1991年Bartolomei發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)LncRNA-H19。近年來，LncRNA已被證明在表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中發(fā)揮重要作用，在疾病發(fā)生，特別是腫瘤發(fā)生中也起著重要作用。

前言：食管癌是一種高死亡率的惡性消化道癌癥。盡管研究發(fā)現(xiàn)食管癌有著復(fù)雜而重要的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，但其發(fā)病機(jī)制尚不清楚。近年來越來越多的研究表明，許多LncRNAs與腫瘤發(fā)生有關(guān)，當(dāng)然也包括食管癌。本文總結(jié)了LncRNA在食管癌中的功能，重點(diǎn)介紹了影響食管癌生物學(xué)特性的LncRNA調(diào)控機(jī)制、食管癌相關(guān)的LncRNA，以及LncRNA研究中常用的實(shí)驗(yàn)方法。

1.背景介紹

食管癌是是世界發(fā)病率第八、死亡率第六的惡性腫瘤，5年生存率較低。食管癌有兩種主要的病理類型：食管鱗狀細(xì)胞癌（ESCC）和食管腺癌（EAC）。與其他腫瘤類似，食管癌也存在遺傳易感性，食管癌的發(fā)生是多因素多階段的突變積累和相互作用的復(fù)雜過程，癌基因的激活和抑癌基因的失活已被證明是食管癌發(fā)生發(fā)展的重要分子機(jī)制。

1991年Bartolomei發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)LncRNA-H19。近年來，LncRNA已被證明在表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中發(fā)揮重要作用，在疾病發(fā)生，特別是腫瘤發(fā)生中也起著重要作用。因此，更好地了解LncRNA表達(dá)的變化可能為癌癥的診斷提供重要的線索。

2.大多數(shù)LncRNAs的來源和位置與其功能密切相關(guān)

LncRNA的7種不同來源

3.食管癌中的LncRNA的作用機(jī)制

與mRNA和蛋白質(zhì)相比，LncRNAs的功能由于其復(fù)雜性和多樣性，不能簡(jiǎn)單地根據(jù)其結(jié)構(gòu)或序列來描述。LncRNA的重要作用是調(diào)節(jié)相鄰蛋白質(zhì)編碼基因的表達(dá)，以及潛在的分子機(jī)制包括組蛋白修飾、DNA甲基化、剪接調(diào)節(jié)和蛋白泛素化。

食管癌種的LncRNA的作用機(jī)制圖

3.1.表觀遺傳修飾

表觀遺傳學(xué)修飾是指在核內(nèi)DNA序列不變的情況下基因表達(dá)的可逆和可遺傳的變化，這種修飾包括染色質(zhì)重塑、DNA甲基化和組蛋白修飾。最早發(fā)現(xiàn)的是LncRNA通過表觀遺傳修飾調(diào)控基因表達(dá)，隨機(jī)失活雌性X染色體。以下是食管癌中LncRNA的表觀遺傳學(xué)功能的例子：

3.1.1.染色質(zhì)重塑復(fù)合物招募到特定的基因組位點(diǎn)

LncRNA招募染色質(zhì)重塑復(fù)合物到特定的基因組位點(diǎn)是基因表達(dá)調(diào)控和癌癥發(fā)病機(jī)制中的常見現(xiàn)象。

3.1.2.DNA的甲基化

作為基因最早的表觀遺傳修飾之一，DNA甲基化通過改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，DNA構(gòu)象，DNA穩(wěn)定性以及DNA和蛋白之間的相互作用來控制基因表達(dá)。甲基化主要發(fā)生在CpG二核苷酸的胞嘧啶堿基位點(diǎn)，特別是當(dāng)胞嘧啶和鳥嘌呤比例超過DNA序列的50％時(shí)。啟動(dòng)子區(qū)中的CpG位點(diǎn)的低甲基化將導(dǎo)致基因活化，而該位點(diǎn)的高甲基化將導(dǎo)致基因沉默。

3.1.2.組蛋白乙酰化

組蛋白乙?；桥c染色質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)的另一個(gè)重要的表觀遺傳修飾機(jī)制。這個(gè)過程提高了基因表達(dá)、蛋白質(zhì)活性或生理過程，而組蛋白脫乙酰作用可能導(dǎo)致相反的調(diào)控作用。許多研究已經(jīng)顯示了組蛋白乙?；瘜?duì)基因表達(dá)的影響，但是食管癌中LncRNA的組蛋白乙酰化很少被研究。

3.2.轉(zhuǎn)錄調(diào)控

人類基因組中的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子在轉(zhuǎn)錄中起著不可或缺的作用，包括控制基因表達(dá)的時(shí)間和程度，同時(shí)確定它們的活性。因此，轉(zhuǎn)錄機(jī)制非常復(fù)雜。

3.2.1.啟動(dòng)子調(diào)控

類似于表觀遺傳調(diào)控，轉(zhuǎn)錄調(diào)控也可以在啟動(dòng)子水平發(fā)生，影響基因表達(dá)水平并引起生物學(xué)行為的變化。

3.2.2.轉(zhuǎn)錄因子活性的調(diào)控

真核轉(zhuǎn)錄起始非常復(fù)雜，經(jīng)常需要各種蛋白質(zhì)因子如轉(zhuǎn)錄因子（TF）的協(xié)助，其與RNA聚合酶II形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物（TIC），然后參與轉(zhuǎn)錄起始過程。因此，TF活性的變化可以影響靶基因的轉(zhuǎn)錄。

3.3.轉(zhuǎn)錄后調(diào)控

真核生物基因活性不僅可以通過轉(zhuǎn)錄方式進(jìn)行調(diào)控，也可以通過RNA加工進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)，后一種調(diào)控機(jī)制是前體mRNA經(jīng)歷選擇性剪接并作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（ceRNA）。

3.3.1.調(diào)節(jié)mRNA剪接

選擇性剪接是指通過不同的剪接方式從mRNA前體產(chǎn)生不同的mRNA剪接異構(gòu)體，最終的蛋白質(zhì)產(chǎn)物展現(xiàn)出不同的功能和結(jié)構(gòu)特性從而引起不同的表型。

3.3.2.作為ceRNA的功能

ceRNA是近年來出現(xiàn)的一種新的基因表達(dá)調(diào)控模式。在此模式中，編碼RNA和ncRNA（LncRNA，cirRNA和假基因）通過miRNA結(jié)合位點(diǎn)彼此相互作用，從而促進(jìn)編碼RNA和ncRNA之間更有效的交流，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄并影響細(xì)胞的生物學(xué)功能。

3.3.3.參與蛋白質(zhì)的翻譯后修飾

翻譯后修飾是指蛋白質(zhì)翻譯后的化學(xué)修飾，其涉及化學(xué)功能基團(tuán)的連接，所述化學(xué)官能團(tuán)改變蛋白質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)或引起結(jié)構(gòu)改變。蛋白質(zhì)翻譯后修飾是腫瘤發(fā)生的重要調(diào)節(jié)機(jī)制。

3.4.其他機(jī)制

3.4.1.與其他LncRNA關(guān)聯(lián)

在許多情況下，LncRNA通過調(diào)節(jié)相鄰編碼基因的表達(dá)而起作用，但是仍有例外，有研究表明LncRNA可與其他LncRNA關(guān)聯(lián)從而其輔助作用。

3.4.2.LncRNA中的單核苷酸多態(tài)性

單核苷酸多態(tài)性（SNP）主要涉及基因組水平上單核苷酸變異引起的DNA序列多態(tài)性，LncRNA中的功能基因多態(tài)性可能是與人類疾病有關(guān)的遺傳修飾。

3.5.食管癌中尚不明確的LncRNA機(jī)制

LncRNA種類繁多，之前對(duì)它們的關(guān)注不多，許多LncRNA與食管癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，但具體機(jī)制尚不清楚。

與食管癌相關(guān)的LncRNA以及它們的機(jī)制

公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵詞：食管癌，獲取excel表格

4.檢測(cè)和表征LncRNA的方法

有著重要作用的LncRNA數(shù)量很龐大，這一領(lǐng)域的研究才開始不久，大多數(shù)LncRNAs還等待進(jìn)一步的表征。

高通量測(cè)序和LncRNA微陣列分析是檢測(cè)LncRNA最常用的兩種方法，它們都能同時(shí)檢測(cè)到大量LncRNA的表達(dá)。

qRT-PCR和Northern印跡可用于驗(yàn)證不同樣品之間的差異基因表達(dá)。

熒光原位雜交和RNAscope可用于檢測(cè)樣品中LncRNA的位置，后者顯示出更高的靈敏度和更高的特異性。

RACE有助于獲得全長LncRNA用于進(jìn)一步研究。

為了進(jìn)行功能性測(cè)定，需要構(gòu)建LncRNA過表達(dá)/沉默載體以增強(qiáng)/喪失功能，隨后將載體轉(zhuǎn)染到腫瘤細(xì)胞中并觀察生物學(xué)表型的變化，例如細(xì)胞增殖、遷移和侵襲的變化。

對(duì)于進(jìn)一步的研究，需要進(jìn)行RNApulldown，然后進(jìn)行WB或質(zhì)譜分析以發(fā)現(xiàn)與LncRNA相關(guān)的蛋白質(zhì)，并且RNApulldown，RNA免疫沉淀（RIP）測(cè)定的會(huì)使結(jié)果更可信。

染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）測(cè)定主要用于研究LncRNA-蛋白-染色質(zhì)DNA的相互作用。鑒于LncRNA研究有多種方法，需要根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)情況選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法。

5.結(jié)論與展望

LncRNA失調(diào)已被證實(shí)有助于食管癌的發(fā)生和發(fā)展。血漿中可以高靈敏度的檢測(cè)到LncRNA，因此其可能作為生物標(biāo)志物，鑒于LncRNA在食管癌中廣泛且豐富，它們?cè)诎┌Y的早期診斷和靶向治療中具有巨大的潛力。對(duì)LncRNA的進(jìn)一步研究將對(duì)深化對(duì)生命科學(xué)的理解產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，LncRNA功能的多樣性也將加深我們對(duì)食管癌的認(rèn)識(shí)。更重要的是，這方面的研究有望至少部分揭示食管癌的分子機(jī)制，為食管癌更有效的預(yù)防，早期診斷和治療提供基礎(chǔ)依據(jù)。

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