第一部分 miR-128 的表达及调控
1.1 MicroRNAs 的发现与生物合成
1.1.1 miRNA 的发现
微小 RNA(miRNA)是一类长度大约为 21-25 个核苷酸的小分子非编码RNA[1]。1993 年,Lee 等在秀丽隐杆线虫中发现第一个 miRNAlin-4,其被确定在胚胎发育的过程中起着重要的作用,拉开了 miRNA 的研究序幕[2]。在将近十年后,Reinhart 等[3]发现了第二个 miRNA:let-7。与 lin-4 不同,let-7 及靶标 lin-41在整个真核生物进化中高度保守,在果蝇、小鼠、人类中同源。目前的研究认为,miRNA 普遍存在于各种生物体中,其在生物体的发育及生理功能中具有广泛的意义。现已在人类中发现约 1800 多个前体 miRNA 和 2500 多个成熟的miRNA[4]。miRNAs 被发现参与各种细胞过程,包括细胞增殖、凋亡、分化、胚胎发育、干细胞的更新,应激反应和代谢等。
1.1.2 miRNA 的生物合成和作用机制
在 RNA 聚合酶Ⅱ的作用下,绝大部分 miRNA 基因可以转录生成一种较长的茎环结构,我们称作为初级 miRNA(primary miRNA,pri-miRNA)。初级 miRNA包含有甲基化的帽子结构和 Poly A 尾结构,在 RNA 聚合酶 III、Drosha 酶和双链 RNA 结合蛋白的作用下加工成为 miRNA 的前体即 Pre-miRNA。然后 miRNA前体被折叠成不完全互补的茎环结构,经转运体 exportin 5 将 Pre-miRNA 从细胞核运送至细胞质,最后 Dicer 酶将 miRNA 前体剪切成为成熟的 miRNA 分子[5]。初级 miRNA 的加工在转录和转录后水平都受调控。对于靶点已经确定的miRNA,其大部分功能是作为负调节因子影响 mRNA 的稳定性和翻译[1,4]。据研究报道[6],miRNA 参与了超过 5300 个人类基因的调控过程,可影响到约 30%人类基因的表达,因此,深入研究 miRNA 的作用及分子机制具有十分重要的意义。越来越多的研究已证实 miRNAs 在肿瘤细胞和组织中异常表达,并通过调控细胞恶性增殖、凋亡、侵袭转移、代谢、免疫监控和新生血管形成等参与肿瘤的发生发展[7]。
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1.2 miR-128 的定位及表达
miR-128包括miR-128-1和miR-128-2,分别定位于人染色体2q21.3和3p22.3上,分别位于 R3HDM1 (R3H domain containing 1) 和 ARPP-21(cAMP-regulatedphosphoprotein) 基因的内含子内,两者均可生成相同的 miR-128[8,9]。虽然这两个基因可编码相同的 miR-128,但其表达模式并不相同。小鼠选择性基因消融的研究结果证实,敲除 miR-128-2 的表达导致了 80%的 miR-128 水平的减少,而敲除 miR-128-1 只导致 20%的减少[10],导致这种表达量差异的原因可能是由于基因的启动子的不同。与宿主基因的调控元件不同,约 35%的内含子 miRNA 基因拥有自己的启动子。染色质免疫共沉淀的结果表明 miR-128-2 的转录受到宿主基因的启动子(RNA 聚合酶 II)以及自身的启动子(RNA 聚合酶 III)的双重调控,从而使 miR-128 的转录独立于 ARPP21 表达[11],而目前并没有相关研究发现在 miR-128-1 的转录过程中存在类似的情况。和 miR-128-1 相比,很有可能因为 miR-128-2 具有双启动子的缘故,导致其 miR-128 的表达量较高,今后更多的研究将可能有助于阐明这些差异。总之,miR-128 表达的差异,尤其是 miR-128的表观遗传状态(例如甲基化)与肿瘤发生及临床表型之间的关联是未来研究的重点。
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第二部分 miR-128 在肿瘤中的作用
肿瘤细胞中 miR-128 的表达改变导致下游靶基因的表达异常,最终会影响肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡、血管生成、侵袭转移和耐药等生物学行为。因此,深入探讨 miR-128 在不同肿瘤中的作用有助于进一步阐明肿瘤的病因和发病机制。
2.1 miR-128 与肿瘤细胞增殖
一系列的研究表明 miR-128 参与了肿瘤细胞增殖的调控。 E2F 转录因子 3(E2F3)是 E2F 转录因子家族的一个重要成员,在多种肿瘤中高表达,主要负责细胞周期的调控,进而影响细胞的增殖。Cui 等[35]的研究发现 miR -128 能直接作用 E2F3a mRNA 的 3’非翻译区(UTR),显著抑制 E2f3a 的表达,从而抑制胶质母细胞瘤的细胞增殖。原 癌 基 因 Bmi-1(A gene of B lymphoma Moloney murine leukemia virusinsertion region 1 ),是 Polycomb 调控复合物 1 的一个关键调节组件。Bmi-1 是一个肿瘤干细胞自我更新的正调控因子,能够诱导细胞转化并能促进肿瘤细胞的生长和增殖,miR-128 可以通过调控 Bmi-1 的表达进而降低胶质瘤细胞的增殖和自我更新能力。此外,还有研究发现,在胶质瘤细胞中,miR-128 能够靶向Bmi-1 导致组蛋白的甲基化(H3K27me3)水平降低、 Akt 的磷酸化减少、 p21的表达上调,从而调控肿瘤细胞的增殖[22]。miR -128 介导 Bmi-1 的表达在乳腺癌细胞中也有报道[18]。表皮生长因子受体(EGFR)是一种酪氨酸激酶受体(RTK),属于红白血病病毒癌基因同源物(ErbB)受体家族的成员之一。EGFR 是一种众所周知的癌基因,它能促进不同的下游信号通路的激活包括 Ras-MAPK 途径[36],进而促进细胞的增殖、生长、分化。Weiss 等人[15]基于 miR-128 杂合性缺失和 EGFR 表达的密切相关性,率先报道了 miR-128 可调控 EGFR 的表达。后续的研究发现在神经胶质瘤中,miR-128 能作用于 EGFR 的 3’UTR 从而抑制神经干细胞的增殖并诱导其分化[23]。
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2.2 miR-128 与肿瘤血管生成
血管生成是新的微血管从先前存在的血管发芽的过程,它在肿瘤细胞侵袭过程中起关键作用,并且是肿瘤生长和转移所必需的。p70S6 激酶(ribosomal S6kinase 1,p70S6K1)是 PI3K/AKT/mTOR 信号通路的关键下游分子,在细胞周期,细胞凋亡,细胞生长和增殖中起重要作用,并且越来越多的证据表明 p70S6K1参与肿瘤血管的形成,癌症的发生、转移和化疗耐药性等过程。Shi 等[41]在对胶质瘤细胞 U87 和 U251 的研究中发现,p70S6K1 能作为 miR-128 一种新的直接靶基因从而参与肿瘤细胞增殖和周期调控。过表达 miR-128 能抑制 p70S6K1 及其下游信号分子如 HIF-1 和 VEGF 的表达,并抑制细胞增殖、血管生成和肿瘤生长。而 p70S6K1 过表达可部分逆转 miR-128 对细胞的抑制作用。通过 miR-128/ p70S6K1 轴可以调节胶质瘤的肿瘤血管生成。
..........第三部分 miR-128 异常表达的临床意义....9
3.1 miR-128 与肿瘤诊断........9
3.2 miR-128 与肿瘤治疗........9
3.2.1 miR-128 与肺癌治疗..........10
3.2.2 miR-128 与脑胶质瘤治疗........10
3.2.3 miR-128 与乳腺癌治疗....11
3.2.4 miR-128 与前列腺癌治疗........12
3.2.5 miR-128 与胃癌治疗..........12
3.2.6 miR-128 与肝癌治疗..........13
3.2.7 miR-128 治疗技术研究....13
3.3 miR-128 与肿瘤预后..........14
第四部分 总结与展望..........15
第三部分 miR-128 异常表达的临床意义
3.1 miR-128 与肿瘤诊断
目前我们已经证实,miRNA 的表达特征能够有助于识别并且区分不同的肿瘤类型,而 miR-128 在多种肿瘤中异常表达,已经有很多研究显示其可以作为某些肿瘤的潜在诊断指标。Mi 等[35]发现,与 54 例急性髓细胞白血病患者的标本相比,miR-128 在 14 例急性淋巴细胞白血病标本中的表达水平显著增高,五年后 Zhu 等[48]对 miR-128 在 147 例急性白血病患者的标本中的表达进行了分析,其研究结果也证实了这一点。以上研究表明 miR-128 可能是区分 AML 与 ALL的一个重要的指标。CYP2C9 是一种含量丰富并且非常重要的外源性代谢酶,其常规底物有华法林、非甾体抗炎药、甲苯磺丁脲、苯妥英等,同时 CYP2C9 也参与许多致癌物质和药物的代谢中,其在 HCC 中表达下降。Dianke 等[49]研究揭示了上调 miR-128 表达能显著降低 CYP2C9 表达,CYP2