腫瘤中可變剪切的調控機制及作為治療靶點的意義

1、腫瘤中可變剪切的調控機制及作為治療靶點的意義【摘要】mRNAT變剪切是一種常見的基因表達調控機制，其異常調控與月中瘤發(fā)生發(fā)展密切 相關。多種機制可以導致可變剪切變化，包括基因在發(fā)生剪切位置發(fā)生突變、剪切因子本身 突變或表達異常以及月中瘤細胞中系統(tǒng)性的剪切異常?？勺兗羟械淖儺惪梢栽斐梢职┗虿槐?達或誘導特定的促癌蛋白形成。同時，這類剪切也可以成為月中瘤治療的靶點。目前已經有多 種小分子化合物可以靶向抑制可變剪切，在臨床前研究中證實具有有效的抗癌作用。進一步 的研究需要對可變剪切異常所造成的月中瘤生物學功能影響做進一步的認識，以及靶向可變剪 切針對特定腫瘤患者，特別是存在剪切因子突變患者中的治療

2、效果。【關鍵詞】可變剪切；剪切因子；突變；月中瘤在基因表達的過程中，信使 RNA(messenger RNA, mRNA前體剪切成為成熟的 mRN序關重 要。剪切的主要目的是去除非編碼內含子區(qū)域，通過由多種蛋白和RNAA成的剪切體完成。由于多數基因都具有多個交叉的外顯子和內含子，同一基因不同的內含子剪切方式可以導致 最終翻譯產生不同的蛋白質。這種 mRNAf體剪切的極大靈活性也被稱為可變剪切(alternative splicing, AS),它能夠極大地擴展細胞的蛋白組表達種類。盡管大多數由于AS所產生的蛋白亞型功能尚不明確，但有研究指出特定的蛋白質亞型可能參與月中瘤的發(fā) 生和進展10月中瘤

3、細胞中已發(fā)現有多種機制可以導致異常的可變剪切。首先，mRNAT切位置附近對應的基因位點上發(fā)生變異，從而誘導剪切錯位20其次，轉錄組分析發(fā)現月中瘤中廣泛存在整 體性的剪切異常，例如無法有效移除內含子 乙最后，編碼剪切體相關蛋白的基因發(fā)生突 變，這類突變在某些月中瘤中發(fā)生的頻率較高，直接導致剪切過程錯亂或無效40本文將討論各種可變剪切異常的調控以及對月中瘤的生物學影響，以及剪切作為潛在月中瘤治療靶點的可能 性和研究現狀。1 . RNA可變剪切的調控RNA®切是通過剪切體這一大分子復合物實現的，剪切體中包含多種小核糖核蛋白(small nuclear ribonucleoprotein,

4、snRNP),每種 snRNPWB擁有一個對應的非編碼 RNA和一個Sm或類Sm蛋白復合體5。內含子的剪切是通過識別 mRN航體上的短序列模體，特 別是在上游外顯子和內含子交界處(5'剪切部位)以及內含子和下游外顯子交界處(3'剪 切部位)。不同的snRNPft剪切過程中發(fā)才¥各自的功能，U1 snRNP責識別并結合至5'剪切部位，而U2 snRNPft U2輔助因子(U2 auxiliary factors, U2AFs )的參與下可以與 3'剪切部位附近的分支點區(qū)域相互作用。隨著U4/U6/U5 snRN啾募集，組裝成的剪切體變?yōu)榛罨臉嬒螅⑼ㄟ^

5、兩次連續(xù)的?；D移反應完成剪切。事實上，可變剪切處于一種動態(tài)變化的狀態(tài)。不同細胞中相同基因的剪切方式可能不 同，同一個細胞在受到不同的刺激下剪切類型也會發(fā)生改變。隨著高通量測序技術的不斷發(fā) 展，對于RN頌切的定量檢測可以做到更為快速和準確的評價。同時，可變剪切也受到反式作用剪切因子的調控，這些反式作用因子能夠結合到相應的 模式序列上來增強或減弱剪切，其中最主要的包括富絲氨酸/精氨酸蛋白(serine/arginine-rich proteins, SR 蛋白)和核不均一核糖核蛋白( heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, hnRNPs )。它們都具有

6、在氨基端的 RNALR別模式區(qū)域和碳端 負責蛋白之間結合的區(qū)域。傳統(tǒng)認為 SR蛋白和hnRNP甜別促進和抑制剪切，但最新的研究 顯示它們與mRN前體之間的結合取決于環(huán)境因素，具有復雜的相互調控關系，在不同的刺 激條件下對剪切的作用會完全相反。止匕外，質譜檢測結果顯示剪切體與超過170種蛋白質相結合，而生物信息學分析證實外顯子中至少有上百個模式序列負責調控剪切。因此， mRNA 的剪切是一個涉及多種蛋白質、RNAs互調控的負責生物學過程。2 .月中瘤相關可變剪切的異常調控機制1.1 剪切位置序列對應基因位點的變異大規(guī)方K的RNAW序數據顯示月中瘤與對應白正常對照組織之間在RNAfc工過程存在巨大

7、差異。其中，幾乎所有的腫瘤都具有內含子保留異常，頻率遠高于其它類型的剪切改變，包括 盒式外顯子剪切、5'或3'剪切部位識別。兩項較新的研究在整合了同一月中瘤患者的全外 顯子、全基因組和RNAW序的數據后發(fā)現大量體細胞突變可以直接影響RNA6切，而這些單核甘酸變異更傾向于誘導內含子保留。同時這種內含子保留更多發(fā)生在抑癌基因中，因為幾 乎所有這種內含子保留都導致終止密碼子形成。受到影響的常見抑癌基因包括TP53、ARID1AW PTEN?。相反，在癌基因中由于堿基變異導致的剪切異常則經常誘導該基 因活化。例如，肺癌中特定突變誘導 MET!因14號外顯子被異常剪切所去除，所形成的 M

8、ETS白在靠近細胞膜的區(qū)域缺失，增強 METS體信號通路激活。而NOTCH基因突變所導 致的隱蔽剪接位點活化，在慢性淋巴細胞白血病中可以誘導異常激活的NOTCH蛋白7。1.2 剪切體相關基因突變除了基因突變直接導致基因相關剪切位點異常之外，剪切體中相關因子的突變則可以在 更大程度上影響mRNAJ切。目前研究報道較多發(fā)生突變的剪切因子包括 SF3B1 U2AF1 SRSF©及ZRSR24 0起初，這些突變是在血液系統(tǒng)月中瘤中被發(fā)現，如骨髓增生異常綜合 征、慢性淋巴細胞白血病，隨后在實體瘤中也發(fā)現了相關基因的突變。在不同月中瘤類型中， 相關基因的突變頻率和變異位點存在較大差異，提示其所導

9、致的功能改變并不相同。但是， 該類基因突變的特征提示它們很可能是參與月中瘤發(fā)生和進展的關鍵因素。首先，除 ZRSR2 外，SF3B1 U2AF1和SRSF2s因突變均以雜合子的形式導致高度集中的個別氨基酸位點發(fā) 生改變，提示它們很可能會引起功能獲得或改變。其次，不同剪切因子突變并不同時存在， 可能是由于功能冗余或協同致死。1.3 剪切相關調控蛋白表達異常在不存在特定基因突變的情況下，剪切相關基因表達水平的變化也可以改變正常剪切過 程，從而影響月中瘤的生長。某些 SR蛋白過表達后發(fā)揮促癌作用。例如剪切因子 SRSF傕肺 癌、乳腺癌和結腸癌細胞表達上調。在小鼠正常乳腺上皮細胞中輕度過表達SRSF僦

10、可以誘導細胞永生化，研究發(fā)現其促進細胞轉化是通過誘導MNK和S6K1基因的剪切異常，激活mTOR!路。hnRNP熊達異常也與月中瘤密切相關。有兩項研究報道在膠質瘤中MY價導的特定hnRNPsh調可以導致PKM!因的9號外顯子被排除，促進了月中瘤相關 PKMK胎亞型的表 達和有氧糖酵解。而 EGFR勺持續(xù)活化亞型EGFRvIII能夠上調hnRNP A1的表達，導致MAX 可變剪切形成Delta MAX促進糖酵解相關基因表達和膠質瘤細胞增殖。最新的一項研究發(fā) 現，B細胞急性淋巴細胞白血病中 SRSF瞇達異常可以引起CD1則切狀態(tài)改變，導致靶向 CD19勺CAR-T治療失效。3.靶向RNA®切的月中瘤治療策略考慮到可變剪切在月中瘤中的重要作用以及剪切因子在某些月中瘤中存在突變，因此研究人 員猜測干預剪切調控可能具有抗月中瘤效果。目前，有多種化合物抑制劑可以靶向RNA6切，其中作用于核心剪切體形成的藥物研究最多，它們均通過結合到U2 snRNP±的SF3B來干擾早期剪切體的組裝，包括 pladienolide 、spliceostatin A 和sudemycin以及其類似物，優(yōu) 化合成技術后還產生了 E7107等在化學穩(wěn)定性方面更好的藥物類型。這類藥物作用于細胞后 會導致大量非剪切的mRN前體在核內聚集，只有