肿瘤发生新机制！Nature 子刊发文：lncRNA 通过结合核糖体相关蛋白参与神经母细胞瘤的发生机制

癌症是儿童疾病死亡的最常见原因，其中神经母细胞瘤约占儿童癌症相关死亡的 15%。约 25% 的人类神经母细胞瘤组织中存在 MYCN 癌基因扩增和相应的 N-Myc 癌蛋白的过表达，且与患者预后不良相关。

研究发现，Myc 癌蛋白可以通过调节基因转录来促进细胞增殖和肿瘤发生。

长期以来，人们对 LncRNA 的研究尚浅，认为其不具有任何生物学功能，只是作为转录过程的副产物而存在。随着测序技术的发展和普及，LncRNA 被作为新的研究热点。

最新的研究表明，LncRNA 可以通过调节染色质结构、基因转录、前体信使 RNA 剪接、mRNA 转运和翻译后修饰等方式调控基因的表达。异常的 LncRNA 表达会导致细胞异常增殖、分化阻滞、染色体不稳定性等问题，并且与癌细胞迁移和侵袭、肿瘤的发生和发展具有密切关系。

但是，LncRNA 在神经母细胞瘤中的作用尚不清楚。

2019 年 11 月 2 日，来自澳大利亚儿童癌症医学研究所和意大利博洛尼亚大学的两个团队在 Nature Communications 发表了题为《The long noncoding RNA lncNB1 promotes tumorigenesis by interacting with ribosomal protein RPL35a》的研究论文，该研究揭示了 LncRNA 通过与核糖体相关蛋白互作，进而影响细胞周期相关通路，并最终影响神经母细胞瘤的发生发展。

图片来源：Nature Communications

主要内容

该团队首先对四种 MYCN-amplified（CHP134, SK-N-DZ, Kelly 和 BE (2)-C）和两种 MYCN-nonamplified（SK-N-AS 和 SY5Y）人神经母细胞瘤细胞系进行转录组测序。

差异分析显示两组之间共存在 459 个差异基因（下图 a\b），其中 MYCN，MYCNOS 和 IGF2BP1 在扩增组高表达，而 MYC 在扩增组低表达，这与之前的研究一致。

在扩增组中高表达的差异基因中，研究人员发现 lncNB1 包含其中，并且其表达模式与 MYCN 相似，提示其可能参与该类型肿瘤的发生发展。

随后，研究人员通过调取数据库信息发现，相对于其他肿瘤类型，lncNB1 在神经母细胞瘤中高表达（下图 c），RT-PCR 结果同样支持该发现（下图 d）。

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接下来，研究人员在 MYCN-amplified 的人神经母细胞瘤细胞系中敲减 lncNB1，GSEA 富集分析发现 E2F1 靶基因在敲降组显著下调（下图 a），RT-PCR 及 western 结果也显示 DEPDC1B 和 E2F1 的下调（下图 b/c），说明 lncNB1 可以调控 DEPDC1B 和 E2F1 的表达。

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为了探讨 lncNB1 是如何调控 DEPDC1B 和 E2F1，研究者进行了染色质免疫沉淀 (ChIP) 实验及质谱分析，发现 lncNB1 的 RNA 可以特异结合到核糖体蛋白 L35（RPL35）。体外实验也证实，只有敲除 RPL35 才能显著下调 DEPDC1B、N-Myc 和 E2F1 蛋白的表达（下图 a）。

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接下来，研究人员探究了 lncNB1、DEPDC1B、RPL35 或 E2F1 在神经母细胞瘤细胞增殖或存活中的作用。

通过敲减上述基因，发现活细胞数量显著下降（下图 a/c），另外流式细胞术检测 Annexin V 阳性染色细胞显示，敲除 lncNB1 可诱导细胞凋亡 (下图 b)，揭示 lncNB1 是神经母细胞瘤细胞增殖和存活所必需的。

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随后，研究者将目光转移到体内实验，DOX 诱导的 lncNB1 敲减的细胞移植到裸鼠体内。与对照组相比，实验组明显抑制了神经母细胞瘤的发展（下图 c/d）。

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最后，研究者对临床数据进行解读，发现 lncNB1 在 MYCN 扩增组患者中显著高表达（下图 a）。生存分析发现，神经母细胞瘤组织高表达 lncNB1、DEPDC1B、E2F1、RPL35 提示较差的预后。

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综上，研究人员利用 RNA-Seq 组学技术鉴定出在 MYCN-amplified 组中特异高表达的长非编码 RNA-lncNB1，并通过一系列实验证实 lncNB1 与核糖体蛋白 RPL35 结合，以此增强 E2F1 蛋白的合成，进而促进 DEPDC1B 基因的转录，最终影响神经母细胞瘤的发生发展，并通过动物实验及临床数据证实了该发现。

回顾长链非编码 RNA 研究进展

在近十余年的生命科学研究中，非编码调控 RNA 可谓是研究最火的领域之一，而其中 LncRNAs 的研究异常火爆。

近些年的研究主要集中在 lncRNAs 与细胞分化、个体发育及人类疾病上。而我们对绝大部分的 lncRNAs 的功能及其内在机制仍然是不清楚，这些都有待进一步的深入研究。

2018 年 12 月，中科院动物所周琪及李伟团队在 Cell 联合发文报道长非编码 RNA LincGET 在 2 细胞小鼠胚胎向 4 细胞小鼠胚胎发育时存在不对称表达的现象。

如果在双细胞囊胚的其中之一过表达 LincGET，那么该细胞主要倾向于内细胞团 (ICM) 的命运，揭示长非编码 RNA 在胚胎发育早期发挥重要的作用，在某种程度上可以决定细胞命运。

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另一来自剑桥大学的团队也发现在 4 - 细胞期中，长非编码 RNA Neat1 的差异表达会影响 paraspeckles 的正常组装，进而影响了 CARM1 的表达、定位和功能。

这一差异最终影响了 CARM1 底物 H3R26 的甲基化分布，影响了偏向内细胞团、滋养外胚层发育的基因 Nanog、Sox2、Oct4、Cdx2 等的表达而决定细胞分化的命运 。该成果在 2018 年 12 月发表在 Cell 杂志。

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今年 6 月，来自德国及瑞士的科学家在 Nature 发表研究性论文，系统研究了 lncRNAs 在哺乳动物不同器官及物种中不同发育阶段的动态表达，该研究发现了一系列器官特异及物种特异的 lncRNAs。

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参考文献：

1.Pei Y. Liu, A.E.T. et al. The long noncoding RNA lncNB1 promotes tumorigenesis by interacting with ribosomal protein RPL35. Nature Communications (2019).

2.Pandey, G. K. et al. The risk-associated long noncoding RNA NBAT- 1 controls neuroblastoma progression by regulating cell proliferation and neuronal differentiation. Cancer Cell 26, 722–737 (2014).

3.Leucci, E. et al. Melanoma addiction to the long non-coding RNA SAMMSON. Nature 531, 518–522 (2016).

4.Ioannis Sarropoulos, R.M. et al. Developmental dynamics of lncRNAs

across mammalian organs and species.Nature (2019).

5.Gustafson, W. C. & Weiss, W. A. Myc proteins as therapeutic targets. Oncogene 29, 1249–1259 (2010).