MiRNA—16對NF—κB通路調(diào)控的研究進展

劉超++++++陳漢娟

[摘要]MiRNA-16基因位于13號染色體，屬于非編碼RNA，由22個核苷酸組成，可以調(diào)控核因子-κB（NF-κB）的表達(dá)。NF-κB具有多向調(diào)節(jié)作用的轉(zhuǎn)錄因子，如NF-κB具有調(diào)節(jié)Bcl-x等抗凋亡蛋白的表達(dá)，也可以調(diào)節(jié)腫瘤壞死受體相關(guān)因子（TRAF1）等抗凋亡基因的表達(dá)，而且對白介素-2（IL-2）等生長因子也具有一定的調(diào)節(jié)作用。因此，NF-κB與腫瘤的增殖、凋亡密切相關(guān)。miRNA-16通過與NF-κBB的啟動子區(qū)域或3′UTR結(jié)合，調(diào)節(jié)NF-κB間接發(fā)揮調(diào)控抗凋亡基因、抗凋亡蛋白、生長因子的作用。本文綜述了miRNA-16和NF-κB的合成與功能，以及miRNA-16潛在的抗凋亡基因、抗凋亡蛋白、生長因子等調(diào)控靶點。

[關(guān)鍵詞]非編碼RNA；NF-κB；凋亡

[中圖分類號] R392.11 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-4721（2017）10（b）-0015-03

[Abstract]The miRNA-16，gene of coding which is located on chromosome 13，belong to the non-coding RNA and consists of 22 nucleotides，which could regulate the expression of NF-κB.NF-κB is a multidirectional adjustment of transcription factors，such as NF-κB couldn adjust the protein Bcl-x expression and other anti-apoptotic proteins exprsssion when also could adjust the protein IL-2 expression and other growth factors expression，also could adjust the geneTRAF1 expression and other anti-apoptotic gene expression.Therefore，NF-κB is closely related to tumor proliferation and apoptosis.MiRNA-16 may be combined with promoter region or 3′UTR of the NF-κB，and could indirectly regulate anti-apoptotic genes，anti-apoptotic proteins and growth factors by NF-κB.The synthesis and function of mirna-16 and NF-κB were reviewed in this paper，and the potential anti-apoptotic gene，anti-apoptotic protein，growth factor and other control targets of mirna-16 were reviewed.

[Key words]Non-coding RNA；Nuclear factor kappa B；Apoptosis

MicroRNA（miRNA）是一種內(nèi)源性基因編碼的長度約22 nt的非編碼單鏈RNA分子，普遍存在真核生物中，參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控[1]。mRNA在核糖體上翻譯到3′末端時，RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RNA-induced silencing complex，RISC）中的miRNA與mRNA3′UTR互補，翻譯終止，從而出現(xiàn)mRNA表達(dá)變化不大，而相應(yīng)蛋白出現(xiàn)明顯變化[2]。目前研究發(fā)現(xiàn)[3-4]，miRNA調(diào)控人體約30%的基因表達(dá)，其中miRNA-16是關(guān)注的miRNAs分子之一。核因子-κB（NF-κB）是細(xì)胞核內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子，激活NF-κB可以促進細(xì)胞生長、增殖、抗凋亡，使細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化并促進腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[5-6]。

1 miRNA-16與NF-κB信號通路

1.1 miRNA-16的合成

miRNA-16基因位于13號染色體[7- 8]，成熟的miRNA序列為UAGCAGCACGUAAAUAUUGGCG（MIMAT0000069）。MiRNA-16的合成與siRNA類似，也是一系列RNaseⅢ內(nèi)切酶和轉(zhuǎn)運蛋白逐步加工而成。在細(xì)胞核內(nèi)，13號染色體編碼miRNA-16的基因通過RNA聚合酶Ⅱ或聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄合成初級miRNA-16的前體，經(jīng)過Drosha和DGCR8剪切編輯形成miRNA-16前體。MiRNA-16前體在輸出蛋白5（Exporting-5）和Ran復(fù)合物協(xié)助下轉(zhuǎn)運出細(xì)胞核進入細(xì)胞質(zhì)，胞質(zhì)中的Dicer/TRBP將其剪切成22 bp的雙鏈RNA，其中一條鏈即為miRNA-16。雙鏈RNA中的miRNA-16鏈與RNA誘導(dǎo)的RISC結(jié)合，互補鏈發(fā)生降解后，RISC釋放出miRNA-16。游離的miRNA-16通過與靶基因mRNA3′UTR結(jié)合，影響靶基因mRNA的穩(wěn)定性和翻譯，起到調(diào)控基因表達(dá)的作用。

1.2 NF-κB的組成

NF-κB是NF-κB/Rel家族的一員，由兩種亞基組成[9- 10]。第一種亞基包括p50和p52，第二種亞基包括RelA、RelB、c-Rel三種。NF-κB與抑制亞基結(jié)合呈失活狀態(tài)，抑制亞基解離或被分解，NF-κB則活化。NF-κB抑制亞基有5種，包括IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBδ、IκBε。失活的NF-κB是常態(tài)存在，最普遍的組成似乎是p50、RelA和IκB按1∶1∶1組合的三聚體，其中RelA是不可缺少的。IκB被磷酸化后脫落，NF-κB活化，進入細(xì)胞核與順式作用元件結(jié)合，調(diào)控基因表達(dá)。細(xì)胞核內(nèi)新合成的IκB與活化NF-κB結(jié)合，重新形成三聚體，NF-κB失活。其中，IκB磷酸化是NF-κB最常見的活化形式[11]。endprint

1.3 NF-κB的生理功能

在正常細(xì)胞構(gòu)成性表達(dá)活化的NF-κB，只見于成熟B細(xì)胞、漿細(xì)胞和某些神經(jīng)元。在大多數(shù)細(xì)胞中，靜息時的NF-κB通常與IκB結(jié)合成無活性的復(fù)合物而存在細(xì)胞漿中。NF-κB活化可通過IκB蛋白激酶（I-κB kinase，IKK）的分解作用分解IκB和磷酸化IκB兩條途徑活化NF-κB，其中，磷酸化IκB是NF-κB活化的主要方式?；罨腘F-κB具有促增殖和抗凋亡作用。實驗結(jié)果研究表明[12-13]，腫瘤壞死因子-α（TNF-α）在激活細(xì)胞凋亡的同時，激活了抗凋亡的信號。TNF-α可激活抗凋亡途徑中的關(guān)鍵因子NF-κB，而使腫瘤細(xì)胞無限增殖[14]。NF-κB作為轉(zhuǎn)錄因子，通過上調(diào)與細(xì)胞生存、增殖相關(guān)的基因表達(dá)或誘導(dǎo)抑制因子的過表達(dá)，以及阻斷凋亡途徑中的某個信號分子的表達(dá)而發(fā)揮抗凋亡作用。

2 miRNA-16對NF-κB信號通路的調(diào)節(jié)

在膠質(zhì)瘤中，miRNA-16是低表達(dá)的，與膠質(zhì)瘤的惡性程度成負(fù)相關(guān)。研究表明[15]，miRNA-16能夠下調(diào)NF-κB/MMP9，抑制了人類膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長和侵襲。體外實驗上調(diào)miRNA-16，可通過抑制BCL2的表達(dá)來促進膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡。

研究發(fā)現(xiàn)[5]，宮頸癌中存在NF-κB高表達(dá)與激活，NF-κB通路的激活參與調(diào)控miRNA的表達(dá)。棒狀桿菌感染的膽管上皮細(xì)胞通過激活NF-κB信號通路來調(diào)節(jié)miRNA的表達(dá)，miRNA-16的高表達(dá)與其在NF-κB的潛在啟動子區(qū)域有關(guān)[16]。研究發(fā)現(xiàn)[17-18]，胃癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)NF-κB抑制劑能夠下調(diào)NF-κB表達(dá)，同時miRNA-16表達(dá)也出現(xiàn)降低現(xiàn)象。據(jù)此，可以推斷NF-κB可能靶向調(diào)控miRNA-16的表達(dá)，miRNA-16是通過負(fù)反饋環(huán)調(diào)節(jié)NF-κB的非經(jīng)典途徑進行調(diào)控NF-κB的表達(dá)。

3 miRNA-16對NF-κB信號通路的潛在靶點

3.1抗凋亡基因

NF-κB通過激活抗凋亡基因如c-IAP-1、TRAF1，阻斷caspase8活化，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞抗凋亡而惡性增殖[19]。miRNA-16通過與NF-κB3′UTR結(jié)合，導(dǎo)致NF-κB的減少，活化的NF-κB也將相應(yīng)減少，由此將導(dǎo)致抗凋亡蛋白減少，細(xì)胞必將出現(xiàn)凋亡傾向。

3.2抗凋亡蛋白

抗凋亡蛋白Bcl-xl是bcl-x基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，該基因的啟動中含有NF-κB的優(yōu)先結(jié)合序列。在Tax轉(zhuǎn)染的T細(xì)胞系中，Tax通過NF-κB依賴途徑上調(diào)Bcl-xl的表達(dá)，使細(xì)胞免于凋亡[20-21]。Tax還可以通過NF-κB上調(diào)IL-2、粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF）和c-fos基因的轉(zhuǎn)錄促進腫瘤細(xì)胞增殖[22]。miRNA-16將通過下調(diào)NF-κB，間接下調(diào)Bcl-xl的表達(dá)，進而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。miRNA-16也可減弱Tax對下游基因的作用，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。

3.3生長因子

由于IL-2、IL-6、G-CSF及Ras、c-myc的上游啟動子序列中均含有NF-κB反應(yīng)元件[23]，當(dāng)miRNA-16調(diào)控NF-κB時，勢必影響上述生長因子的表達(dá)。而上述生長因子的表達(dá)將影響細(xì)胞的生長、增殖。因此，上述生長因子也將是miRNA-16介導(dǎo)NF-κB調(diào)控的靶基因。

4展望

綜上所述，miRNA-16介導(dǎo)NF-κB作用于不同的靶基因，最終在細(xì)胞凋亡、腫瘤細(xì)胞的侵襲、生長等過程發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。由此可見，miRNA-16可作為新的靶點來調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡。miRNA-16在調(diào)控NF-κB信號通路中所發(fā)揮的作用，可為臨床診斷和疾病治療提供新的視角。雖然對miRNA-16的研究取得了一定的進展，但目前仍然存在許多不足的地方。例如，盡管miRNA-16的靶基因的研究不斷增加，但是現(xiàn)在研究大多數(shù)與腫瘤方面相關(guān)，針對重要臟器保護方面的研究并不多，應(yīng)用于腫瘤治療并取得一定療效成果更少。隨著對miRNA-16靶基因研究的不斷深入，上述問題的答案將有望揭曉。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Markopoulos GS，Roupakia E，Tokamani M，et al.A step-by-step microRNA guide to cancer development and metastasis[J].Cell Oncol，2017，40（4）：303-339.

[2]Hessam S，Sand M，Skryqan M，et al.The microRNA effector RNA-induced silencing complex in hidradenitis suppurativa：a significant dysregulation within active inflammatory lesions[J].Arch Dermatol Res，2017，309（7）：557-565.

[3]Tagawa H，Ikeda S，Sawada K.Role of microRNA in the pathogenesis of malignant lymphoma[J].Cancer Sci，2013，104（7）：801-809.

[4]van den Berg NWE，Kawasaki M，Berger WR，et al.MicroRNAs in Aatrial fibrillation：from expression signatures to functional implications[J].Cardiovasc Drugs Ther，2017，31（3）：345-365.

[5]Ninghong J，F(xiàn)eng X，Qisang G，et al.Toll-like receptor 4 promotes proliferation and apoptosis resistance in human papillomavirus-related cervical cancer cells through the Toll-like receptor 4/nuclear factor-κB pathway[J].Tumour Biol，2017，39（6）：1010428317710586.endprint

[6]段佩雯，趙苗苗，王松坡.NF-κB對大腸癌發(fā)生發(fā)展的影響及其相關(guān)治療的研究現(xiàn)狀[J].實用腫瘤學(xué)雜志.2017，31（1）： 43-47.

[7]Corthals SL，Jonqen-Lavrencic M，de Kneqt Y，et al.Micro-RNA-15a and micro-RNA-16 expression and chromosome 13 deletions in multiple myeloma[J].Leuk Res，2010，34（5）： 677-681.

[8]徐勝，束軍，李曉峰，等.miRNA-16對肺腺癌A549細(xì)胞增殖和VEGF-A表達(dá)水平的影響[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報.2016，51（4）：489-492.

[9]Zhang Q，Lenardo M，Baltimore D.30 Years of NF-κB：a blossoming of relevance to human pathobiology[J].Cell，2017，168（1-2）：37-57.

[10]肖高春.基于NF-κB/Bcl-2細(xì)胞凋亡通路探討健脾和胃方對胃癌前病變的影響研究[J].四川中醫(yī).2017，5（5）：94-96.

[11]Arvind P，Eugenia IM，Prathyusha B，et al.Transcription factor NF-κB：an update on intervention strategies[J].Arch Immunol Therapiae Ther Exp，2016，64（6）：463-483.

[12]Ghandadi M，Behravan J，Abnous K，et al.TNF-α exerts cytotoxic effects on multidrug resistant breast cancer MCF-7/MX cells via a non-apoptotic death pathway[J].Cytokine，2017，97：167-174.

[13]高正興，童朝暉，張征，等.化療聯(lián)合DC-CIK治療多發(fā)性骨髓瘤的療效及其對VEGF、IL-2及TNF-a的影響[J].湖南師范大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2015，12（3）： 47-49.

[14]Raquel E，David T.The NF-κB family：key players during embryonic development and HSC emergence[J].Exp Hematol，2016， 44（7）：519-527.

[15]Yang T，Lu X，Wu T，et al.MicroRNA-16 inhibits glioma cell growth and invasion through suppression of BCL2 and the nuclear factor-jB1/MMP9 signaling pathway[J].Cancer Sci，2014，105（3）：265-271.

[16]Zhou R，Hu G，Liu J，et al.NF-kappaB p65-dependent transactivation of miRNA genes following cryptosporidiumparvum infection stimulates epithelial cell immune responses[J].PLoS Pathog，2009，5（12）：e1000681.

[17]Shin VY，Jin H，Nq NK，et al.NF-κB targets miR-16 and miR-21 in gastric cancer：involvement of prostaglandin E receptors[J]. Carcinogenesis，2011，32（2）：240-245.

[18]Wang F，Song X，Li X，et al.Noninvasive visualization of microRNA-16 in the chemoresistance of gastric cancer using a dual reporter gene imaging system[J].PLoS One，2013，8（4）： e61792.

[19]Kocab AJ，Veloso A，Paulsen MT，et al.Effects of physiological and synthetic IAP antagonism on c-IAP-dependent signaling[J]. Oncogene，2015，34（43）：5472-5481.

[20]Naqao T，Oshikawa G，Ishida S，et al.A novel MYD88 mutation，L265RPP，in Waldenstrm macroglobulinemia activates the NF-κB pathway to upregulate Bcl-xL expression and enhances cell survival[J].Blood Cancer J，2015，5（5）：e314.

[21]任玉偉，宿華威.Bcl-2 基因家族研究進展[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2015，37（2）：202-205.

[22]Szynal M，Cleuter Y，Beskorwayne T，et al.Disruption of B-cell homeostatic control mediated by the BLV-Tax oncoprotein： association with the upregulation of Bcl-2 and signaling through NF-kappaB[J].Oncogene，2003，22（29）：4531-4542.

[23]Up PJ，Yun KB，Hwa-Jeong L，et al.Tetradecanol reduces EL-4 T cell growth by the down regulation of NF-κB mediated IL-2 secretion[J].Eur J Pharmacol，2017，799：135-142.endprint