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微小RNA( miRNAs)是一类长度约22个核苷酸序列的单链非编码小ＲNA，在肝脏中表达丰富，其通过调控特定的靶基因表达在新陈代谢、发育、凋亡、分化、病毒感染及肿瘤发生等过程中发挥重要作用。miR-122是含量最丰富的肝脏特异miRNA，占肝脏miRNAs的 70%。肝miR-122可作为抑制肿瘤发生的促凋亡因子，然而，其基本机制仍然不完全清楚。 今天分享的文献，是南京大学生命科学学院的王东、孙鑫磊等人发表在《Nucleic Acids Research》上的一篇文章，关于miR-122调控肝癌细胞凋亡机制的一项研究。 研究者们首次提出了miR-122抑制miR-21的生成进而促进肝细胞癌细胞凋亡的机制。miR-122在原发性肝细胞核中表达强烈，在抗化疗肿瘤细胞中，其核表达明显降低。miRNA profiling和RT-qPCR证实了肝细胞癌组织和细胞中的miR-122和miR-21表达之间呈负相关，miR-122表达升高或降低，会引起miR-21降低或升高。从机制上讲，核miR-122通过结合在pri-miR-21的基本元件上一个含有19 碱基的同源序列来抑制miR-21的成熟，并阻止drosha-dgcr8的表达，从而抑制pri-miR-21转换为pre-miR-21。此外，体外和体内研究都表明，核miR-122通过调控miR-21靶向程序性细胞凋亡因子4（PDCD4）信号通路参与了HCC细胞凋亡的调节。 结果如下： 1.人肝癌细胞中成熟miR-122的检测 通过miRNA微阵列以及基于Taqman探针的RT-qpcr分析，表明肝细胞中高表达miR-122丰度较高，且定位于细胞核。
F1.miR-122定位于肝细胞的细胞核 2. 肝癌组织和耐药肝细胞中的核miR-122明显减少 如图2所示，与癌旁组织相比，miR-122的细胞核/细胞的比率明显降低，表明miR-122可能抑制肝癌。并且，在耐药的(Huh-7-DR）中明显低于Huh-7 cells。那么，核miR-122水平的降低可能与肝癌发生以及肝癌细胞对索拉非尼耐药性有关。 F2.肝癌组织、肝癌细胞和抗药肝癌细胞中的核miR-122水平降低 3.核miR-122通过阻断pri-miR-21到pre-miR-21的过程抑制miR-21的生成 鉴于miR-122的在肝细胞核中的高丰度，并会影响其他miRNA的表达。为了验证这一猜想，研究者使用低密度TaqMan微阵列检测过表达miR-122的肝癌细胞Huh-7中miRNA表达的差异，观察到在小鼠肝细胞中受miR-122影响的miR-21水平降低。 F3.核miR-122抑制miR-21的生成 4. 核miR-122直接与pri-miR-21转录本的基础元件中19个碱基的同源序列结合 研究者探索了核miR-122阻断miR-21发生的机制，利用RNA杂交（49）分析了pri-miR-21对miR-122的潜在同源元素，在人pri-miR-21上确定了miR-122的结合位点，结果如图4所示。并且进一步进行了biotin-streptavidin pulldown实验来检测miR-122与pri-miR-21的直接结合，如图4E-G所示。 为了检测核miR-122对细胞环境中miR-21成熟的影响，研究者将miR-21基因克隆到一个修饰载体中，构建了人pri-miR-21表达质粒，pcDNA-miR-21*-WT和 pcDNA-miR-21*-MUT ，和miR-122共转染HEK-293T细胞，结果如图5所示。以上结果表明，在细胞中，miR-122可以通过直接与pri-miR-21上的识别元件结合来调节miR-21的生物发生。 F4.核miR-122与pri-miR-21转录本的基础元件的同源序列结合 F5.miR-122降低了合成的miR-21*表达载体产生的miR-21*的水平 F6.体外pri-miRNA合成分析mir-122阻断了mir-21初级加工过程 5. 核miR-122通过下调miR-21、增加PDCD4活性促进肝细胞凋亡 miR-21在多种肿瘤中具有较高的表达水平，可以靶向抑制肿瘤抑制蛋白PDCD4，从而促进肿瘤细胞存活与肿瘤的增殖、转移。 研究者们进一步研究发现核miR-122下调miR-21水平，并增加PDCD4活性。鉴于PDCD4在抑制肿瘤耐药时发挥关键作用，研究者进一步研究发现，miR-122通过调控miR-21-PDCD4通路抑制肝癌细胞抗药，如图7所示。 F7.核miR-122通过调控miR-21-PDCD4信号通路调节细胞凋亡 6. miR-122降低miR-21的表达来抑制小鼠肝癌的生长 研究者还进行了体外试验，将表达miR-21 /miR-21-MUT 的Huh-7细胞接种到裸鼠皮下，成瘤后连续注射胆固醇结合的miR-122复合物，每3天测量瘤体大小，结果如图8所示。 F8.miR-122降低miR-21水平来抑制小鼠肝癌的生长 总之，本项研究表明，核miR-122直接靶向miR-21的初级转录，阻断pri-miR-21到pre-miR-21的过程来控制miR-21的生成。miR-21对肝肿瘤细胞具有重要作用，当肿瘤细胞中的miR-122水平升高时，就能阻止miR-21的成熟，并增加PDCD4 水平，从而减弱化疗耐药的风险。因此，核miR-122水平可能是肿瘤细胞抗化疗的关键因素。 文献来源：http:///10.1093/nar/gkx1254 |
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