長鏈非編碼RNA在皮膚病的研究進展

李雅琴 紀超 程波

長鏈非編碼RNA在皮膚病的研究進展

李雅琴 紀超 程波

長鏈非編碼RNA是一組內(nèi)源性、長度超過200個核苷酸、缺少特異完整的開放閱讀框、無或很少有蛋白編碼功能的RNA分子，能在表觀遺傳學、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平等多個層面調(diào)控基因表達，廣泛參與機體生理和病理過程。近年研究發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNA在多種皮膚病的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮作用，如黑素瘤、非黑素瘤皮膚癌、銀屑病等，對長鏈非編碼RNA的研究將為這些疾病的預(yù)測、診斷和治療以及預(yù)后評估提供有價值的信息。

皮膚疾??；銀屑??；基因表達調(diào)控；生物學過程；長鏈非編碼RNA

長鏈非編碼RNA（LncRNA）約占非編碼RNA的80%，與其相關(guān)的研究正在不斷興起。雖然對LncRNA功能和作用機制的研究尚處于起步階段，但已有不少證據(jù)表明，LncRNA與皮膚病有密切聯(lián)系。

1 LncRNA的基本結(jié)構(gòu)

LncRNA是一組內(nèi)源性、長度超過200個核苷酸、缺少特異完整的開放閱讀框、無或很少有蛋白編碼功能的RNA分子。LncRNA占非編碼RNA的80%左右，在結(jié)構(gòu)上類似于mRNA，部分LncRNA具有5′帽子和poly尾巴，大多數(shù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的LncRNA由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄，經(jīng)可變剪接形成，并通常被多聚腺苷酸化，由于缺乏或只有很少的開放閱讀框而不能編碼蛋白質(zhì)，因而被認為是基因轉(zhuǎn)錄過程中的“噪音”［1］，對其功能及機制也知之甚少。根據(jù)LncRNA在基因組中與蛋白質(zhì)編碼基因的相對位置，共分為5類，分別是：①同義LncRNA；②反義LncRNA；③雙向LncRNA；④內(nèi)含子LncRNA；⑤基因間 LncRNA［2］。

2 LncRNA的調(diào)控機制

LncRNA主要從表觀遺傳水平、轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平等3個層次對基因表達進行調(diào)控，參與了許多重要疾病的調(diào)控。

2.1 表觀遺傳水平的調(diào)控：表觀遺傳是指DNA序列沒有發(fā)生變化，但基因表達發(fā)生了可遺傳的改變。表觀遺傳包括有DNA甲基化，基因組印記、RNA編輯、基因沉默、核仁顯性和休眠轉(zhuǎn)座子激活等。在表觀遺傳調(diào)控中，LncRNA可通過直接與染色質(zhì)結(jié)合并與其相互作用，沉默或激活部分基因，也可以通過組蛋白修飾來沉默基因，還能通過募集染色質(zhì)修飾抑制因子來參與等位基因的特異性沉默［2］。

2.2 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控：無論真核生物還是原核生物，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)都是基因表達調(diào)控最重要的環(huán)節(jié)。盡管在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄具有嚴格的時間和空間特異性，LncRNA可通過多種方式在轉(zhuǎn)錄水平對基因進行調(diào)控，包括可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合與裝配，競爭蛋白質(zhì)編碼基因的轉(zhuǎn)錄因子，與DNA形成三鏈復合物，調(diào)節(jié)RNA聚合酶Ⅱ的活性和轉(zhuǎn)錄干擾等［3］。

作者單位：350000 福州，福建醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院皮膚科

2.3 轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控：基因轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控通常是指基因轉(zhuǎn)錄起始后對轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進行的一系列加工和修飾的過程，主要包括mRNA前體的加工和剪接，mRNA通過核孔并在細胞質(zhì)內(nèi)定位，RNA編輯，mRNA的穩(wěn)定性等多個重要環(huán)節(jié)。LncRNA在轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控主要是通過與靶基因序列的互補配對來實現(xiàn)。LncRNA可以與mRNA形成RNA二聚體，掩蔽mRNA的主要順式作用元件，以此來調(diào)控轉(zhuǎn)錄后水平的剪切、拼接、翻譯等過程［3］。

3 LncRNA的生物學作用

LncRNA在編碼蛋白基因的上游啟動子區(qū)轉(zhuǎn)錄，干擾鄰近蛋白編碼基因的表達（如酵母SER3基因）；LncRNA可以抑制RNA聚合酶Ⅱ，或介導染色質(zhì)重構(gòu)和組蛋白修飾，從而影響基因表達。LncRNA與編碼蛋白基因的轉(zhuǎn)錄本形成互補雙鏈，干擾mRNA的剪切，進而產(chǎn)生不同的剪切形式；與編碼蛋白基因的轉(zhuǎn)錄本形成互補雙鏈，在Dicer酶作用下產(chǎn)生內(nèi)源性的siRNA，調(diào)控基因的表達水平。LncRNA結(jié)合在特定蛋白質(zhì)上調(diào)節(jié)相應(yīng)蛋白的活性，作為結(jié)構(gòu)組分與蛋白質(zhì)形成核酸蛋白質(zhì)復合體，結(jié)合在特定蛋白上，從而改變該蛋白的胞質(zhì)定位，也可作為小分子 RNA（如 miRNA）的前體分子［4］。

4 LncRNA與皮膚病

在某些皮膚病中可存在多種LncRNA表達異常，同一種LncRNA亦可能存在于不同皮膚病中，這些LncRNA在不同皮膚疾病中的表達水平和作用機制不盡相同，并具有不同的臨床意義。

4.1 LncRNA與黑素瘤：黑素瘤又稱惡性黑素瘤，簡稱惡黑，是來源于黑素細胞、惡性程度較高的惡性腫瘤；多發(fā)生于皮膚、亦可見于皮膚-黏膜交界處、眼脈絡(luò)膜和軟腦膜等處。在皮膚病中，LncRNA與黑素瘤關(guān)系的研究最多，其中一些LncRNA有望成為黑素瘤診斷的特異性指標或治療靶點。現(xiàn)在已有研究證實，LncRNA在促黑素瘤形成的過程中起到了重要的作用，主要包括SPRY4-IT1、BANCR（BRAF-activated non-coding RNA）和HOTAIR（Hox transcript antisense RNA）［5］。

SPRY4-IT1是基因SPRY4的內(nèi)含子，其二級結(jié)構(gòu)包含多個長發(fā)夾結(jié)構(gòu)。Khaitan等［6］應(yīng)用RNA-FISH（RNA-fluorescent in situ hybridization）檢測黑素瘤細胞中SPRY4-IT1的表達水平，結(jié)果與黑素細胞比較，發(fā)現(xiàn)黑素瘤細胞質(zhì)中SPRY4-IT1表達明顯增加；通過RNA干擾敲除SPRY4-IT1后，發(fā)現(xiàn)黑素瘤細胞生長受到明顯抑制，并可誘導黑素瘤細胞凋亡。Li等［7］用定量PCR檢測發(fā)現(xiàn)惡性黑素瘤中BANCR表達上升，敲除BANCR后黑素瘤細胞增殖抑制；進一步研究發(fā)現(xiàn)，BANCR參與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的MAPK信號通路，可對多種細胞信號分子進行調(diào)控，提示BANCR與黑素瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。另外，F(xiàn)lockhart等［8］用RNA測序檢測黑素瘤細胞與正常表皮的黑素細胞中BANCR的分化表達，發(fā)現(xiàn)BANCR在黑素瘤細胞中過度表達。Tang等［9］在研究與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的LncRNA的作用時發(fā)現(xiàn)，與原發(fā)黑素瘤相比，HOTAIR在已發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的黑素瘤中高度表達，進一步通過RNA干擾敲除HOTAIR后發(fā)現(xiàn)HOTAIR的敲除會減弱黑素瘤細胞A375的遷移和侵襲，提示HOTAIR可作為黑素瘤轉(zhuǎn)移的標志物。Tian等［10］用反轉(zhuǎn)錄PCR和體外細胞遷移實驗證明，UCA1和Malat-1在黑素瘤轉(zhuǎn)移組織中高度表達，敲除UCA1和Malat-1后黑素瘤的遷移能力明顯減弱，提示UCA1和Malat-1在調(diào)控黑素瘤轉(zhuǎn)移中具有普遍意義，可作為黑素瘤預(yù)后不良的生物學標記。

4.2 LncRNA與非黑素瘤皮膚癌：主要包括基底細胞癌和鱗狀細胞癌，表皮的生成或分化發(fā)生失調(diào)可導致多種非黑素瘤皮膚癌。研究發(fā)現(xiàn)，TINCR（terminal differentiation-induced non-coding RNA）突變會導致多種皮膚?。?1-12］。Kretz等［13］通過 RNA-熒光原位雜交技術(shù)對皮膚角質(zhì)形成細胞測序分析，發(fā)現(xiàn)TINCR主要聚集在角質(zhì)形成細胞分化層中，提示TINCR可促進角質(zhì)形成細胞誘導分化。有研究發(fā)現(xiàn)，TINCR在鱗狀細胞癌組織中表達下降，與鱗狀細胞癌分化過程下調(diào)是一致的，提示TINCR的高表達與腫瘤高風險分級和轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，敲除其表達可抑制皮膚腫瘤細胞的侵襲性，提示TINCR有望成為皮膚鱗狀細胞癌的生物學標記和治療靶點［12］。有研究發(fā)現(xiàn)，在皮膚角質(zhì)形成細胞中，LncRNA與防御皮膚中光致癌的維生素D信號通路有關(guān)，可誘導致癌基因顯著表達和抑癌基因表達下降，提示LncRNA可減弱紫外線誘導非黑素瘤皮膚癌的形成，有望成為非黑素瘤皮膚癌藥物治療的靶點［14］。

4.3 LncRNA與銀屑病：盡管LncRNA已被證明與多種疾病相關(guān)，其在自身免疫性疾病的研究卻不多。SonkoLy 等［15］用 反 轉(zhuǎn) 錄 PCR 檢測 PRINS（psoriasis susceptibility-related RNA gene induced by stress）表達，結(jié)果與正常未感染表皮相比，銀屑病中的PRINS表達明顯增加。進一步研究發(fā)現(xiàn)，PRINS的作用機制可能為通過抑制角質(zhì)形成細胞中的G1P3蛋白，從而發(fā)揮抗凋亡作用，提示表皮中的PRINS表達在銀屑病的誘導形成中發(fā)揮了重要作用［16］。有研究通過RNA測序分析對比發(fā)現(xiàn)，銀屑病中存在多種LncRNA，主要定位在分化表達復合體上，與免疫功能相關(guān)的基因共表達，通過體外試驗發(fā)現(xiàn)多種LncRNA的表觀遺傳譜以及表達具有組織特異性，并可被細胞因子調(diào)控，研究提示多種LncRNA參與銀屑病的免疫病因?qū)W機制，并為將來進一步研究LncRNA在自身免疫疾病中的作用提供了證據(jù)［17］。

4.4 LncRNA與蕈樣肉芽腫和Sézary綜合征：MF和Sézary綜合征是皮膚T細胞淋巴瘤中最常見的類型，蕈樣肉芽腫是起源于記憶性輔助性T細胞的低度惡性皮膚T細胞淋巴瘤，而Sézary綜合征被認為是皮膚T細胞淋巴瘤的白血病階段，侵襲性較強［18］。Lee 等［19］對 Sézary 綜合征和蕈樣肉芽腫的惡性Sézary細胞和非惡性CD4+T細胞進行RNA測序分析，得出一組與Sézary細胞相關(guān)的LncRNA，并進一步對IIB/III期的蕈樣肉芽腫患者進行高通量測序分析，發(fā)現(xiàn)蕈樣肉芽腫中的LncRNA的差異表達與Sézary綜合征幾乎相同，提示Sézary綜合征和蕈樣肉芽腫之間存在轉(zhuǎn)錄相似性，這一發(fā)現(xiàn)為研究lncRNA在蕈樣肉芽腫和Sézary綜合征中的發(fā)生機制提供了線索。

5 結(jié)語

近幾年來對非編碼RNA特別是長鏈非編碼RNA的研究成為熱點，尤其是在一些腫瘤的研究中，LncRNA發(fā)揮的作用日益突出［20］。隨著越來越多的LncRNA被發(fā)現(xiàn)以及相關(guān)基因調(diào)控機制的提出，LncRNA其他多種疾病的研究將逐漸展開。盡管目前關(guān)于皮膚病中的LncRNA報道較少，對LncRNA的研究將為多種皮膚疾病的預(yù)測、診斷和治療以及預(yù)后評估提供有價值的信息。

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Long noncoding RNAs in skin diseases

Li Yaqin,Ji Chao,Cheng Bo.Department of Dermatology,First Affiliated Hospital of Fujian Medical University,Fuzhou 350000,China

Long noncoding RNAs （LncRNAs）,a group of endogenous RNA molecules longer than 200 nucleotides in length,lack complete and specific open reading frames and have little or no protein-coding capability.They can regulate gene expressions at epigenetic,transcriptional and post-transcriptional levels,and are extensively involved in physiological and pathological processes in the body.Recent researches have indicated that LncRNAs play important roles in occurrence and development of many skin diseases,such as melanoma,non-melanoma skin cancers,psoriasis,and so on.Studies on LncRNAs may provide valuable information for prediction,diagnosis,treatment and assessment of prognosis of these diseases.

Skin diseases;Psoriasis;Gene expression regulation;Biological processes;LncRNA

Ji Chao,Email:surpassing_ji@aliyun.com

2015-04-27）

中華醫(yī)學會-歐萊雅中國人健康皮膚/毛發(fā)研究項目（S2016131431）

Fund program:CMA-L′OREAL China Skin/Hair Grant（S2016131431）

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2016.02.012

紀超，Email:surpassing_ji@aliyun.com