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表观遗传与microRNA相互调控机制以及在抗肿瘤领域内的应用

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ReviewsandMonographs园圃

表观遗传与microRNA相互调控机制以及

在抗肿瘤领域内的应用母

徐艳敏郭艳合刘立蔡荣”钱程”

(浙泷蠼工大学生命科学学院,杭州310018)

摘要DNA甲基亿帮续缀自修饰等表观遭棒枫铡是恶性秀中瘴发生发展豹重要原因之~.然而近年来研究笈现,氆icr棚斟A表

达水平改变也参与恶性肿瘸的形成.虽新研究资料揭示,表观遗传可调控mieroRNA液遮。而一些种类的raicroRNA也可调

节袭观遗传,并且二者之间相互作用可调控组织细胞内基因表达以殿诱导体内恶性肿瘤产生.研究资料还摄示,表观遗传主

要邋过DNA甲基化、组擞自修饰等方式调摊microRNA表达。而micmRNA贝l|通过调节DNA甲基化转移酶、维持细胞中

DNA举基徙水平或改交缀爨自修馋等途径调控袭鼹遗传,对microRNA与表露遗传之闻瓣诞控关系鞋及在掇瓣瘥领域蠹鲍应

蔫送露垒瑟瑟系统豹论述+

关键词mi鼢队,表观遗传,肿瘤发生

学科分类号R730.5

褒鬣遗铸(epigenetic)是指DNA孝剜并不发生变化而基因表达却发生了可遗传的改变.其主要机制魑由细胞内除遗传信息以外的其他可遗传物质所诱发且在细胞发育和增殖过程中能够稳定传递[1l,表躐遗传现象秘类缀多,但DNA甲基化_鞴缱蛋自修饰簿表鬣遗簧现象与恶性胂瘤发生发展密切耱关,特别是CpG岛甲基化所致抑癌綦灏转录失活和N端结构域转录后修饰使DNA甲基化和组蛋白修饰成为目前表观遗传学和表观基因组学在肿瘤研究领域内重要分支.MicroRNA(miRNA)是一类长大约笼19~23令核萤酸《n|)鹣毒≥编羁攀链小分子RNA.由于miRNA在机体整个生命活动过程中具有广泛调节功能,对生长发育、生理功能,尤其在恶性肿瘤的发生发展等过程中,产生重大影响,从霭馊miRNA成为晷翁生愈科学领域静研究热点窿,】.基翦,入靛针对菜些辩类miRNA在翳瘸觋究领域内的研究工作主要集中在其表达水平改变是否可诱发肿瘸发生发展,但对miRNA相关表达调控机制的研究尚处于初级阶段.研究已经证实,染色体上慕蹙医域DNA分子受到表观遗传调掇矮能够诱发辩瘰产生,然孬最掰文献掇递一些种粪麓miRNA,蜘miR-34b和Ict-7a.3替基因表达也受剿DNA甲基化等表观遗传机制调控n目,另外许多种类的miRNA定位于CpO岛周围或经手冀牵,溺靖醭究发现,此类miRNA表达受到表观遗传调节,而且组织细胞内具有肿瘤抑制功能的miRNA通常被DNA过度甲基化所沉默从而导致一魃肿瘤发生阿。另外在恶性肿瘤中鬈些种类的miRNA发生了甲基纯改变,说疆miRNA学基往与瓣壤发生发展密甥糊关.诸多现象提示,表观遗传在一定程度上对miRNA表达方式以及诱发肿瘤产生趣着重要的调控作用。许多研究揭示,miRNA受甲基化和组蛋自修饰等经典表观遗传机制调控,另一方蘑,人镌遥发现miRNA对袭臻遗篱也产生~定诱节作焉,从而吸引许多科学家逐渐关注并探索miRNA与表观遗传机制之间的相关性啊.鉴于miRNA调节表观遗传以及同时又熙到表观遗传调控及其二者在肿瘸发生发展过程中的作用,本文将详细耀述miRNA与表溪蘧传之阕程互关系在蒸嚣表达调控、

?圈家重点基础研究发展计划(973)(2004CB518804)和国家高技术旋艘计划(863)(2006AA022126)资助项目,浙江省科技厅重点项目瓣006C23∞戗

一逶谖联系太.

蘩荣。1翻:0571-86843185,E-mail:∞蛔鲭Ol@辆峨矗il.湖

钱程.Tel:0571—86843182.E-mail:cqian3184@X'daoo.eolll.cn

收稿日期:2008-05-25,接受日期:2008-09-22

万方数据

生物化学与擞物物理进展Prog.Biochem.Blophys.2008;3502)

肿瘸形成以及在抗胂瘤领域内的应用研究。

1液躐遗传与mH蔓NA之闻相互调控诱发釉瘢形戒

熬阂决定生命过程中各种蛋白质表达以及袭型.假人们却发现,具有完全相同基因组的个体在同样环境中转变为成体后各自在性格特秘以及功能等方两将会出现较大差异,一些特征只内一个亲本基因决定而源自另一亲本基因却保持沉默状态.近年来液观遗传学的研究合理地解释了遂然问题.然两表观遗传逸是细胞恶性转化的一个重鬟原因.许多耱类癌绥憨均窭现异常DNA晕基饯行为,瓣癯蘩制麓瓣遴常被j童度逮学基纯瑟失去滔魅。表鬟遗搀修饰除DNA甲基饱方式终,还霄一种较为常觅的方式鞠染色质结构修饰,通过乙酰他或磷酸优等化学方法,对组蛋白进行修饰引起染色质结构变化,从而导致基因活性改变使细胞产生恶性转化.研究证实,DNA甲基化和组蛋白修饰对基因表达具有黛要调控作用,同时亦可诱发肿瘸形成.DNA甲基化主要包括整个基因组去甲蕊化和部分区域蕊度甲基化,其中DNA去甲基化谯胂瘸发生发疑巾的俸爝竞为赘显,另努组蛋囊修馋瞧是基因表达瀵羧泼及诱发瓣瘗形戒酶重要袭鼹遗终瓿刳之一.激蠢义献授道在菜些恶性秘癍孛缀强良修馋逮过关闭挪制细胞异常生长鲍基因健避细胞恶性转化.

科学家预测miRNA可调控哺乳动物基因组中约30%基因表达,然而迄今为止大量研究资料证蜜,组织细胞内miRNA异常表达而诱发恶性肿瘤的概辩远高于miRNA的正常表达水平.圈前,针对miRNA调控肿瘤发生发展的研究已经成为在羟申瘸研究领域蠹一令重要分支,国际上一些获攀翳瘩发痰麓‘捌激及治疗骚究静著名实验室绦纷转惫这一研究镟城,许多国际著名杂志连续报道静瘸相关miRNA潜在功能以及抗癌效应的研究.1et-7在肺瘸发生发展过程中属于肿瘤抑制基因,其靶标是Ras撼因,let.7表达降低可使Ras表达增加从而促进肿瘸生长嗍;具有肿瘤抑制功能的miR.127在正常前列腺和膀胱组织细胞中高表达而在肿瘸组织中显蓍下调或沉默,miR-127下调导致致痛基因BCL6表达增加进而促进肿瘤发生发展卿;miR-17-92基因簇被证鞠为在瓣瘤发生孛超敬癌传惩鼠霹被c-nlyc激活在B缨耱漤邑瘦鞠耱瘫孛受毒表达剿.实验已充分说疆,miRNA在键控舯瘩发生发展过程中发挥漤璧要作用,miRNA异常表达霹导致恶性脖癣发生发蓑m~蝎,但miRNA表达翔篱被诱导改变哥数缀织缨戆蠹整体表达搂式交纯丽诱发程俸产生耱瘸黪梳话l齑不完全渍楚。

最近人们逐渐认识到表观遗传对miRNA分子也产生重要的调控凰赢接参与肿瘤发生发展等过程,同时miRNA分子也可调控表观遗传而诱发恶性肿瘤生成.研究融经证实miRNA自身也受其他多种因素调控,例如染色质结构异常、miRNA加工受损甚至表观遗传状态改变等因素均可影响miRNA表达.最新研究发现DNA甲基化不足、c啤岛过度甲基化以歉缀蛋自修馋等嚣素均霹影响翼套翳癌撵割功熬瓣miRNA表达强甥。在miRNA成熟过程审发挥重要作用懿Ago蛋叁也受到DNA甲基纯和缀爨自修饰等机制调控丽影响自身miRNA成熟过程.另外,N端尾部结构域转录后修饰也是调控miRNA表达而诱导肿瘤发生发展的重要表观遗传机制川.另一方面资料还显示miRNA也可通过调节DNA甲基转移酶表达、维持细胞中DNA甲基化藏改变组蛋白修饰等多种途径丽调节表观遗传.因此miRNA与表观遗传之间存在着复杂的相互调控,一方嚣可对组织细胞产生更热穰确潺控,勇一方溪霹戆是诱发耱瘸产生戆一令重要暴函。铃慰miRNA与表蕊遗簧福关性莳研究必将对探索基因表达调控机制以及肿瘤发生发展机制产生重大影响.

2表观遗传调控miRNA表达方式及其机制

目前研究认为,DNA甲基化和组蛋白修饰是调控miRNA表达的主要方式和手段.该类调控模式的主要机制是调节细胞内一些关键基因表达,尤其是在癌缨胞孛一魉文脊翳瘩耱铡功能豹miRNA效DNAj童度擎基纯辫溺敬,荠关阕该miRNA襄动子区域的染色矮结构麸两影嚷miRNA表达陶+用遗传学方法突变癞绒胞中DNA甲基化关键酶DNMT3A或DNMT3B基因组碱基,发现CpO岛过度甲基化是导致miKNA在肿瘤细胞中被下调机制之一时1埘,这也说明袋观遗传在一定程度上对miRNA表达水平发挥着精确调节作用.

为了探讨miRNA表达是否受表观遗传修饰调控,最近Saito等删使用染色质重塑药物5,氮-2.残氧缒营(5-Aza-Ccm)釉4。苯基丁酸(PBA)孺对诱导"1"24人类薅麟瘸缍艴翱LD419菱霉纾维缨腿穰后蕊察miRNA表达德凝,结巢显示,在T24缨憨

万方数据

徐艳敏等:表聪遗传与mkroRNA棚慝调控机制以及在抗肿瘤领域内的应朋?1345?

中一些miRNA被主调面在LD419缀臆孛miRNA表达水平则无明显变化,其中嫩位于CpG岛中的miR.127变化尤为显著.miR.127位于染色体14q32.31位点上的一个miRNA家族中,该家族还包瑟miR-136、mi爱43l、琢iR-32穰颤获-433等戏员.为了阐嚼miR.127调控祝利,该研究小组谴用微阵列技术分析发现:经5.Aza-CdR和PBA同时诱导T24和LD419细胞株后,禚T24细胞株中可检测出313种miRNA,其中17种miRNA表达翌著上调且超出琢育豹3倍,在LD419纲慈中也可麓察到类议情况,毽miRNA表达变往主要祝制与T24细胞株有糟明显差异,其根本原因是miR.127在T24细胞中存在3个不同的转录起始位点而猩LD419细胞中仅有一个。该研究小组进一步将研究对象扩震到结肠癌、富颈癌、憝黪瘸、自斑痍、乳艨癌、胰腺瘸以及瓣癌等恶毪_|捧瘸,在珏CTl16、HeLa、NCCIT、Rkln'los、CFPAC.1、MCF7和CALU-1等7种人类癌细胞株和LD98、CCD.1070SK等2种正常人成纤维细胞株内研究发现:miR-127农掰毒癌缨戆中均装沉默,毽经5-A瑟.CdR森PBA处理后哥被诱导表达基京HCTll6、HeLa、NCCIT和RfllTIOS癌细胞株中以剂量依赖方式被诱导.在通常情况下miR-127在LD98和CCD.1070SK细胞株中研显著表达,经5-Aza。CdR黧PBA霜露诱导瑶表达无显著差异。将5-Aza.CdR戏PBA各自单独楚瑾T24纛L强419细胞株后均不能诱导miR-127表达,但两种药物协同处理则诱导疑表达显著增加凰征T24细胞株中变化尤为显著,说明miR-127在难常细胞和癌细胞中均受到染色鹱修饰药携诱露,其表达壹接由DNA去币萎纯釉维蛋白去乙酝稼抑剜荆汝陵效应所调控[91.

miR.127禚T24和u)419细胞中存在着不同数量转录起始位点。研究5-Aza-CdR和PBA同时诱导该基因上游癌动子区域DNA警基纯和组蛋囊修饰程度时发硗;调控miR-127袭达静稿动子巴渡表观遗传所修饰,因此其表达是国表观遗传修饰的启动子所启动.使用重亚硫酸盐越凶组测序方法,分析经5-Aza-CdR和PBA所诱鼯的miR-127启动予区域DNA擎鏊纯状态,发现农蹲瓣细照中该区域甲基纯程度辫寅显著交纯,说硝miR一127由自身启动子活化所引起的表达增强依赖于DNA甲基化和组蛋白抑制剂的诱导,受DNA甲基化和组蛋白修饰调控.通过进一步分析I"24细胞中miR-127基因转录起始位点餍围4个涎域酶染色质结梅发现:伴随染色质重塑药物处理,在该区域内出现DNA甲基化水平降低而组驻白标记增加.经5-Aza-CdR溅PBA诱导后乙酰化组蛋白H3和甲基纯组蛋自H3K4水平均高予诱导裁,说甥组爨巍修饰水平增翱能够开放染色囊绻构从蕊健送基因袭达.Bruceckner等[19,20l研究小组在对位于人类染色体22q13.31_lz的let.7a.3基因研究中亦得到类似结果.根据实验结果可以推测miRNA与表观遗传之瓣可戆存在以下谖控关系:在癌纲瑰孛具有脖瘰抑制功麓的miRNA透常被DNA过度甲基纯崭沉默且关闭其启动子区域的染色质结构而抑制基因转录.染色质修饰药物如DNA甲基化抑制剂和HDAC抑制剂,可降低启动予隧域DNA甲基化水乎蒡瑟敖染色质结构姨覆激添pri-miRNA转最,使萁经过一系列加工过程生成戒熬miRNA螽熬会到RNA诱导沉默复合物中发撵其基因表达调控作用(如图1所示).

酶1Effectsofepigeneiiesmodification嘶miRNA

expression

图l表聪遣传修饰对miRNA表达变化的影响

另癸,纛结壹瓣痉纲憨中入键通过5-Aza-CdR诱导或萃敲除结壹肠癌ttCTl16细胞株中DNMTI和DNTM3B基因后观察miRNA表达情况,发现盘要调控p53基因的miR.34b和rniR-34c受表观遗传

调控而诱导篡表达沉默渊.对此,双敲除DNIItTl

万方数据

?1346?生物化学岛生物物理进展erog.Biochem.Biophys.2008;35(12)

鄢DNTM3B基爵霹避一步加以证实。Lujambio等隧盔不霆类塑熬瓣癌孛凌震微蓐疑技术分板320种miRNA表达谱时发现:18种miRNA表达上调凰超出原有3倍,蒿中miR-124a则通过CpG岛过度甲基化而引起转承失活.研究人员在卵巢肿瘤细胞中发现,miR.21、miR-203和miR-205在卵巢燕鳃程中表达上谖,覆显这些miRNA在襄巢蘧缨臆株OVCAR3经5-Aza-CdR诱导聪表达显著增加,推测其过度表达是由DNA甲綦化不足导致,暗示miR.21、miR-203和miR.205的异常表达受DNA甲基化等表观遗传机制调控渊。人们在分析let-7a-3荦基纯狡恣耦let-Ta表达承警霹笈瑰:耙t-7a-3甲基化与胰岛素样生长因子表达呈负相关,但与胰岛素样生长因子结合蛋白3袭达呈正相关,.鼠该基因甲基化后W降低患者死亡举删.在利用口腔鳞状细胞癌(oscc)细胞开展的研究中,研究者在18释OSCC维熬系孛褒察148释miRNA表达谱时发现:与对照组永生化口腔角化绷胞系RT7相比,54种miRNA骷被下调,其中怒位在CpG岛周围的miR一34b、miR-137、miR.193a和miR.203邋常被异常DNA掣基化所沉默,说鹈在口腔鳞状缁簏癌孛遣存在表溉逶簧调控miRNA表达现象,在膣管细胞癌中IL币过度表达可潆致DNMTI和HASJ4442表达增加,而经5-Aza.CdR诱导后其表达可降低,IL-6过度表达后下调miR。370表达,致使miR-370靶位点效癌基因MAP3K8表达增加,蒙瑟诱导齄瘤发生,衷甏飘葵霹逶遗一些炎症穗关细胞因子调控miRNA表达t'ZSl+

除DNA甲基化介导miRNA表达调控外,组蛋自修饰也可介导miRNA表达调控.最近sc0位簿㈣研究小组报道,在SKBr3.72乳腺癌细胞株中miRNA表速交化与羟氨黢HDAC麴锾蓑LAQ824掷制程度相关。镁掰微阵列技术分析经LAQ824处域前后Sl④r3细胞株中的60多种不同miRNA表达情况发现,约40%的miRNA表达水平发生显著变他,其中22种miRNA表达墨下调,5种miRNA表透至上谈,说璃缝蛋自修馋对miRNA表达也具有重要调节依用.另外一些国转录因子或细胞网子介导的表观遗传修饰也可间接调控miRNA袭达,例如miR-223的表达调控通过急性骨髓白啦瘸栩关融合蛋I刍(AMLI/ETO)介导的裘观遗传沉默壤戮瑟实现,醪究发瑗,在pre。miR-223基因寒羁上存在着AMLl蛋自结合位点,该往点序列能招募染色质重塑酶使染色质结构产生局部改变从而介导对miR.223转渌调控潮.另外,絷色质异常也是影晌miRNA表达瓣嚣医之一,遇过染色震麴鳖改变可对miRNA表达产生调控作用.有证据表碉miRNA定位和染色质异常密切相关阐.使用微阵列比较基因组杂交分析技术对227例卵巢癌、乳腺瘸和黑素瘗标本进行检测,结果裘明,在癌细胞中骞舅零表达麓miRNA在其染色威区域蠹筠整瑶裔频基因组变异,说明该类基因组变异与肿瘤发生可能具有一定相关{生.

3miRNA调控表观遗传方式及其机制miRNA胃逶过多秘途径影噫袭麓逮簧,甓懿调节DNA甲基化转移酶表达、赢接维持细胞巾DNA甲基化或改变组蛋白修饰等途径.为了研究miRNA对表观遗传调控,Fabbh椁[291利用肺癌细胞中miR-29家族为研究对象戏察miRNA是否霹逶蓬诿节DNA擎基转移酶阕接影响纲蕤晕基纯,该研究小组首先虢证了miRNA表达谱改变与癌基因组甲基化类型界常之间的相关饿,通过多种靶基因预测从非小细胞肺癌(NSCLC)细胞中克隆DNMT3A和DNMT3B基因mRNA蛇3'-UTR序列,将该痔列撬入裂pGL3-promotor载体上荧光素酶基因下游麸雨形成融合蛋白,与miR-29a、miR-29b戚miR一29c共转染A549细胞以观察miRNA与靶标基因之间的相置作用.从已转染miR.29的A549和H1299鳃胞中摄取RNA进行定囊RT-PCR,实验维莱证实,miR-29家族单令袋受过表达垮可导致内源性DNMT3A或DNMT3B的mRNA显著降低,相反用反义寡核苷酸(ASO)沉默miR.29家族单个成员则诱导DNMT3A或DNM嬲嚣的mRNA表达水平上调.将DNMT3A或DNMT3B基因mRNA麓3’-UTR竞陵聚箨告载俸QBI-GFP25豹GFP亭罗|j下游,表达~个包含DNMT3A残DNMT3B的3’.UTR融合GFP强白.将克隆载体GFP.3A或3B.3’-UTR和miR.29a、miR.29b、miR-29e共转染A549细胞,在曩转染miR一29的纲胞孛发现GFP爨自表达承平篓蓑降低,说明miR-29过表达露警致DNMT3A或DNMT3B蛋自翻译水平显著降低,其中GFP.3B.3'.UTR降低尤为显蓍,其可能的原因是miR_29和DNMT3B的3’-UTR匹配程度更舞。避一步检测DNMT3A或DNMT3B与miR-29a、miR-29b或miR-29c之霹朝关霞瞻发现二者之蠢存在着显著负相关,说明miR-29表达状况改变可导致DNA表观遗传修饰的变化.通融液相色谱一串

万方数据

2008;3502)徐艳敏等:表观遗传与microRNA相互调控机制以及在抗肿瘤领域内的应用?1347?

联质谱法(LC—MS/MS)分析转染miR.29a、miR-29b、miR-29c的A549细胞基因组总体DNA甲基化水平,发现在转染48h和72h后miR-29家族中任何成员与对照组相比其总体DNA甲基化水平均显著下降,其中以转染miR.29b效果最为显著【弼.若进一步增强外源性miR.29在肺癌细胞中的表达则可导致细胞整体甲基化水平降低,肿瘤抑制基因可恢复表达从而抑制肿瘤生成.利用IVlassARRAY系统检测肿瘤抑制基因用仃和形WOX上游调节区域甲基化状态,发现miR.29可通过改变启动子甲基化水平调节FHIT和WWOX表达.

miRNA表达水平变化不仅可间接影响细胞中DNA甲基化水平,而且部分miRNA还直接参与维持细胞中DNA甲基化.Bao等【31】以拟南芥植物为研究对象探索miRNA与PHABULOSA(PHB)基因甲基化之间的关系时发现,miR-165和miR.166是该植物中PHB甲基化所必需,miR一165和miR-166与PHB的mRNA相互作用以至改变PHB基因染色质构型从而诱导染色质结构发生改变.根据研究结果提出nliRNA诱导PHB甲基化模型:miRNA在细胞质中成熟,胞浆中成熟miRNA可重新进入核内与PHB的mRNA互补配对并进一步结合其他因子而导致结合位点处形成染色质重塑复合体,该复合体可诱导PHB基因甲基化.miRNA可能作为该复合体中的一个组成部分间接地促进该复合物形成从而促进DNA甲基化.另外,在哺乳动物细胞中miR-290可靶向调节Rbl2,DNMT活性依赖于Rbl2表达程度,miR.290可通过对Rbl2调节从而间接影响DNMT表达,最终诱导DNA甲基化和延伸端粒,该类miRNA调控DNA甲基化和端粒活性在Dieerl缺陷细胞中得以充分证实,说明miR.290直接调控Rbl2依赖的DNMT途径从而控制细胞整体DNA甲基化[-,21.另一方面,miRNA也可通过调控组蛋白修饰从而调节染色质结构,例如在小鼠体内软骨特异性的miR.140以组蛋白去乙酰酶为靶标,通过调节组蛋白去乙酰酶的水平进而影响到组蛋白修饰并最终影响一些癌相关基因表达状态嘲.

4在肿瘤治疗领域内的应用前景

miRNA与表观遗传相互作用与肿瘤发生之间的相关性提示人们,可借助一定方法和手段调节二者之间特性从而达到治疗肿瘤的目的.实验已证明miRNA表观遗传调控是影响miRNA表达水平变化的重要途径之一,因此miRNA表观遗传调控将成为肿瘤治疗研究的重要方向.许多研究小组使用与miRNA互补、经修饰的ASO抑制有致癌特性的miRNA,结果显示抑癌效果较显著.Krfit:zfeldt等队35】开发了两类经化学修饰的ASO,该类小分子已被成功用于抑制小鼠肝特异性的miR.122.该研究小组又使用静脉注射方法将与胆固醇共轭的2。.O.甲基修饰的ASO注射到小鼠体内,结果显示不同组织中相应miRNA显著降低且靶基因表达水平提高.Esau等t3z磊}F究小组采用非结合2,.0一甲氧基乙酯磷硫酰修饰的ASO针对miR.122抑制也获得了较好疗效,实验结果均证明内源miRNA可能是药物筛选较为理想的靶标.

表观遗传的一个显著特征是可通过特定药物逆转这种效应,如DNA甲基化导致基因沉默可由DNA去甲基化试剂加以逆转,该类药物不仅可用于细胞培养而且可用于疾病治疗中,特别是抗肿瘤效果明显.目前5.氮胞苷(5.AzaC)和5-Aza.CdR已通过FDA认证用于选择性治疗脊髓发育不良综合症闭.在DNA甲基化过程中甲基化酶与胞嘧啶第6位碳共价结合,从s.腺苷甲硫氨酸(SAM)上转移甲基基团至胞嘧啶第5位之后酶便脱离DNA.当5-AzaC和5-Aza.CdR嵌入DNA甲基化位点后因其嘧啶环第5位N不能接受甲基,所以当甲基化酶与此嘧啶的第6位碳结合后,SAM上甲基便不能被酶转移到嘧啶环第5位碳原子上,甲基化酶不能从胞嘧啶第6位碳原子上脱离.嵌入5-AzaC和5-Aza.CdR的DNA便与甲基化酶形成稳定共价复合体,从而导致甲基化酶活性下降使基因组甲基化相应降低唧.

另一方面,在癌细胞中具有肿瘤抑制功能的miRNA一般被下调或沉默,活化具有肿瘤抑制功能的miRNA将有利于癌症治疗,通过5-Aza-CdR和PBA诱导具有肿瘤抑制功能的miR.127高表达从而导致癌基因BCL6下调191.BCL6为一编码含有BTB,POZ锌指结构的转录抑制因子,该转录因子是胚胎发育所必需且与B细胞淋巴瘤发病相关.此外,BCL6还抑制p53表达并调节DNA损伤诱导的凋亡效应网.因此活化具有肿瘤抑制功能的miRNA既可影响胚胎发育,又关系到肿瘤发病机理及肿瘤治疗.

目前,使用染色质修饰药物如DNA甲基化和HDAC抑制剂针对肿瘤表观遗传途径的治疗具有良

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?1348?生物化学与生物物理进展Pl'og.Biochem.Biophys.

好的应用前景,其中5-Aza-CdR和PBA已被普遍应用.该类药物不仅能激活可以编码蛋白质的肿瘤抑制基因,而且能活化有肿瘤抑制功能的miRNA,该类miRNA活化也能导致靶标癌基因表达下调(如图2所示).随着针对miRNA研究的不断深入。更多种类miRNA将被相继发现从而提供更多的潜在治疗靶点.

ng.211lereciprocalmodulationbetw∞nepigenettcandmiRNAand

theapplicationfortreatmentofmalignanttumors

图2miRNA与表观遗传之间的相互调控以及在抗癌治疗中的应用

DNMT,DNAmcthyltransferase(DNA甲基转移酶):I-IDAC,hisumedeacetylase(组蛋白脱乙酰基酶);5-Aza-CAR,5..aza-2--deoxycytidine(5?氨一2-脱氧胞苷);PBA4-phenylbutyricacid(4?苯基丁酸).

5结语与展望

近年来研究表明,miRNA受表观遗传调控且与肿瘤发生关系密切,miRNA表观遗传调控的发现开辟了肿瘤治疗的新领域,深入探索表观遗传与miRNA之间的相关性已成为研究热点之一网.miRNA受表观遗传调控使人们思考miRNA表达调控复杂性.目前人们对miRNA自身调控机制的认识仍较肤浅.最近发现,抑制miRNA加工或成熟过程均可诱导细胞恶性转化以及促进肿瘤发生[401,该类现象促使人们进一步研究miRNA在肿瘤发生发展的哪个阶段发挥作用以及是肿瘤发生诱导miRNA表达异常还是miRNA异常导致癌症发生.有文献报道,在鼠胚胎干细胞中miRNA通过调控转录抑制因子控制DNA重新甲基化[4IJ,另有文献报道,在胚胎干细胞时期miRNA发挥调控干细胞分化作用,推测miRNA加工和表达异常可能是肿瘤发生早期事件而不是甲基化所致,因为甲基化出现相对较晚,这些现象促使人们考虑miRNA是否是控制DNA甲基化的启动因素,miRNA调控表观遗传的确切机制如何等诸多问题,这些问题将引导人们对miRNA与表观遗传调控之间关系进行深入研究.

另外miRNA与表观遗传机制之间调节关系的研究还受到多种因素制约.通常miRNA基因序列相对较短且整合到较大的转录单元中是miRNA与表观遗传调节研究的主要障碍,除了寻找调控miRNA基因、miRNA靶基因以及揭示miRNA具体作用机制外,还需研究miRNA与表观遗传机制上下游之间调控关系,即miRNA在何种阶段通过何种方式影响表观遗传机制,表观遗传又如何调控miRNA表达.鉴于miRNA和表观遗传相互作用研究的特殊性,科学工作者首先必须建立一个表达外源性miRNA不受其内源抑制的稳定细胞系,以便在细胞恶性转化过程中观察miRNA动态变化以及表观遗传变化.深入理解二者之间的相关性既有助于理解复杂的基因调控网络,又可引导人们深入研究恶性肿瘤发生发展的新机制.

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TheReciprocalModulationBetweenEpigeneticandmicroRNAandTheApplicationforTreatmentofMalignantTumors+

XUYan—Min,GUOYah—He,LIULi,CAIRong'*,QIANCheng”

(CollegeoyL扣Science,历似Sei—TeehUnivers慨Han乎hou310018,china)

AbstractTherecentinvestigationshavedemonstratedthatepigeneficsuchasDNAmethylationandhistonemodificationwascloselyassociated谢t11cellgrowthandmalignanttumors.andepigeneticmodificationwagresponsibleforanimportantcauseofoncogenesis.However,fortherecentyearssomeobservationshavebeenalsoshownthatthedevelopmentoftumorigenesisWasattributedtotransformationexpressioninmicroRNA.ThelatestinvestigationshaverevealedthatepigeneticWaginvolvedinmodulationofmicroRNAexpression,onthecontrarysomekindsofmicroRNAscouldalsocontrolepigenetic,moreover,thereciprocalmodulationbetweenmicroRNAandepigeneficcouldregulategeneexpressionandinducetumorigenesis.AtthesametimethedatalikewisedisplayedthatcpigeneticadjustedmicroRNAexpressionprincipallyinawayofDNAmethylationorhistonemodification,neverthelessmicroRNAregulatedepigeneticbywayofmethyltransferasesexpression,DNAmethylation

maintenanceandhistonemodification.WithregardtothereciprocalmodulationbetweenmicroRNAandepigenetic,acomprehensiveandsystemicreviewofreciprocalrelationshipinmodulationofcellgrowthandoncogenesisWaSgived.

KeywordsmiRNA,epigenetics,oncogenesis

‘ThisworkwW¥11p]x)rIedbygrantsfromNationalBasicResearchProgramofChina(2004CB518804).Hi-TcchResearchandDevelopmentProgramofChina(2006AA022126)andZhcjiangProvinceC.rraat(2006C23006).

。’Correspondingauthor.

CAIRoug.Tel:86-571—86843185.E—mail:cairon9801@hotmail.om

QIANCheng.Tel:86-571?86843182.E-mail:eqian3184@yahcm.m1.∞

l㈧ved:May25,2008Accepted:scp胁b目22,2008

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