长链非编码RNA及其在系统性红斑狼疮发生发展中的作用
【关键词】 长链非编码RNA;系统性红斑狼疮;生物标志物
中图分类号：R593.24+1 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.07.015
人类基因组有超过30亿个碱基对，其中大约包含有20 000个蛋白质编码基因，仅约占人类基因组的1.5%，非蛋白质编码基因占人类基因组的98.5%，ENCODE项目研究发现至少80%的人类基因组被转录成无编码蛋白质能力或编码能力极低的非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）[1～2]。ncRNA根据长度大小可分为：小于200个核苷酸的短链非编码RNA（short ncRNA），主要包括microRNA、rRNA、siRNA等;大于200个核苷酸的长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）。在过去十余年，随着高通量基因测序技术的快速发展，哺乳动物中超过18 000个被注释的lncRNA转录本得到认可[3～4]，且仍在不断发现并注释了新的lncRNA。lncRNA最初被认为是转录噪音和垃圾DNA[5]。但越来越多研究表明，lncRNA被认为是一类新转录本的重要组成部分，广泛表达在T细胞、B细胞、单核细胞、树突状细胞、中性粒细胞等免疫细胞中，与它们的发育、分化、激活密切相关，参与包括染色质重塑、基因转录、RNA剪接、蛋白质转运不同机制、竞争性内源RNA等许多功能不同的生物学和生理学过程[6]，其在不同类型的蛋白质编码、非编码免疫基因及自身免疫性疾病中有明确的重要作用[7]。目前关于lncRNA在系统性红斑狼疮（SLE）中的研究仍知之甚少。因此，本文就lncRNA的分类、功能及其在SLE中的研究现状进行综述，为进一步探讨其作为SLE的发病机制、基因诊断和靶向治疗的新型生物标志物进行参考。
1 长链非编码RNA的概述
1.1 lncRNA的定义 lncRNA是一类长度大于200个核苷酸，不编码蛋白质的ncRNA转录本，其存在于动物、植物、酵母及病毒中，最初是在大鼠全长cDNA序列文库中被描述的。大多数lncRNA由RNA聚合酶Ⅱ转录生成，经5’末端加帽和3’末端多腺苷酸化加工，缺少可读框，存在可变剪接[8]。lncRNA是人类基因组中主要的非编码序列，主要富集于细胞质和细胞核中，具有数量庞大、分子量大、表达量低、作用模式多、物种间保守性差及细胞表达特异性等特点，既往研究认为lncRNA不具有编码蛋白质能力，但近年有研究发现部分lncRNA可以编码肽类参与调控生物进程[9]，在转录沉默、转录激活、染色体修饰、核内运输、RNA剪接和蛋白质转运等方面均具有重要的调控功能，并直接与癌症、糖尿病、冠状动脉疾病、自身免疫性疾病等密切相关。
1.2 lncRNA的分类 目前对lncRNA尚无统一的分类方法，常用的分类方法有两种，一种是根据lncRNA在基因组中与编码基因的位置关系进行分类：主要分为：（1）正义lncRNA;（2）反义lncRNA，与转录本反义链部分或完全互补;（3）内含子区lncRNA，由基因内含子产生;（4）基因间区lncRNA;（5）双向lncRNA。另一种是根据lncRNA的作用形式，分为顺式lncRNA和反式lncRNA[10～11]。还有部分具有结构和功能特点的lncRNA并不能根据上述方法进行明确分类，例如端粒相关ncRNA，增强子RNA，含有lncRNA激活基因、假基因的RNA和循环RNA等[12～13]。
1.3 lncRNA序列保守性 lncRNA序列保守性较低，但在基因组中的定位却较为保守[14]。尽管与许多蛋白质编码基因的保守性程度不同[15]，许多lncRNA可通过碱基互补配对与核酸分子互相结合，形成一级结构保守性低;可借助自身高效折叠能力形成热力学稳定的二级结构及三级结构，最终形成具有较高保守性的复杂体。lncRNA启动子区域和许多蛋白质编码基因的启动子区域保守性并无太大区别[11，16]。较低的序列保守性并未影响lncRNA在功能上的保守性，如在哺乳动物中表达的Xist和Air在序列上的保守性不高，但在X染色体剂量补偿和表观遗传沉默上的作用是相同的。有些研究发现同一个lncRNA在不同物种间存在保守性差异，可能与物种进化有关，如lncRNA Hotair定位在HOXC基因簇之间，可通过募集蛋白复合体PRC2调控组蛋白H3的第27位赖氨酸三甲基化修饰，进而调节人HOXD基因的表达，而对小鼠HOXD基因的表达几乎没有任何影响[17]。
1.4 lncRNA的作用机制及功能 部分长链非编码基因的转录受到严格的调控，这类lncRNA转录本有可能作为信号分子调控其他基因的表达，如使某些基因表达受抑、参与某些信号通路的传导等;某些lncRNA可能作为诱饵分子间接调控目标基因的转录，从而抑制靶目标的作用;有些lncRNA可作为引导分子，指导包含RNA结合蛋白的蛋白复合体定位到调控位点，通过顺式或反式方式调节目标基因的表达从而发挥功能;部分lncRNA作为支架分子，为许多生物信号的传递、分子间相互作用以及对信号本身的特异性和动态性的精确调控提供一个中心平臺[17]。
lncRNA参与表观遗传调控如染色质修饰、基因组印记、剂量补偿效应等;参与转录水平的调控，可以干扰mRNA或其他非编码RNA的转录，或者与蛋白质结合形成复合物的形式调控基因的转录;参与转录后水平的调控，介导相关mRNA的降解，作为竞争性内源RNA调控mRNA的表达，调控mRNA的翻译过程和蛋白质的稳定性等[18]。因此，探索lncRNA在人体生命活动和生物学功能的相关性有重要的生物学意义。lncRNA已成为人们对疾病和转录组研究的热点，但是其在SLE中的具体分子作用机制仍有待更多研究来阐明。
2 lncRNA与系统性红斑狼疮
2.1 SLE概述 SLE是一种典型的自身免疫介导的结缔组织疾病，以产生以抗核抗体为代表的自身抗体和多器官、多系统受累为特点，狼疮性肾炎是SLE最主要表现之一，也是导致发病率和死亡率增高的主要因素[19]。我国SLE的患病率为0.7/1000～1/1000，高于西方国家报道的0.5/1000。SLE主要发生于女性，性别比例为7.0∶1～9.5∶1，育龄期（15～40岁）女性发病率尤高。SLE的发病机制涉及遗传、激素、环境、表观遗传等因素，但其病因至今尚未完全清楚[20]。近年来，有研究报道许多lncRNA与自身免疫介导的炎症性疾病的发病相关，例如SLE、RA等。研究证实，一些lncRNA通过表观遗传调控，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、微小RNA等参与SLE的发生发展，并影响SLE治疗药物的作用[21～22]。然而，lncRNA在SLE中的具体作用机制在很大程度上仍未知。
2.2 SLE外周血T细胞中异常lncRNA表达谱 Li等[23]通过微阵列技术分析SLE患者及健康对照组外周血T细胞中lncRNA的表达，发现检测到1935种差异表达的lncRNA，提示这些表达变化的lncRNA参与了SLE疾病发生及发展的分子调节过程，可作为后续功能与机制研究的候选基因，后期通过qRT-PCR验证uc001ykl.1及ENST00000448942表达下调。通过与相关临床特征分析发现，uc001ykl.1表达水平与红细胞沉降率（ESR）、C-反应蛋白（CRP）相关，ENST00000448942表達水平与ESR、抗Sm抗体相关。编码-非编码基因共表达分析显示差异表达lncRNA可能通过调节SLE中相关mRNA的表达起作用。然而，这些差异表达lncRNA与疾病活动度的关系、药物对差异表达lncRNA的影响的确切机制尚有待进一步研究。
2.3 lncRNA GAS5与SLE 长链非编码RNA GAS5（long non-coding RNA GAS5，lncRNA GAS5）最初是通过差减杂交技术从小鼠胚胎成纤维细胞NIH3T3分离鉴定出来。最初GAS5被视为潜在的抑癌基因，随后全基因组关联研究鉴定了人类染色体1 q25上与SLE相关的一个区域，表明GAS5与SLE易感性相关[24]。生长阻滞特异性转录因子5（growth arrest specific transcript 5，GAS5）是位于人类染色体1q25.1全长651个核苷酸的lncRNA，在人T淋巴细胞及非转型淋巴细胞的正常生长停滞、凋亡、细胞周期调控中起重要作用，其过表达可抑制T细胞增殖，下调可促进细胞增殖、抑制凋亡[25～26]。Wu等[27]研究发现，SLE患者血浆中GAS5的表达水平均显著下调，且与SLE疾病活动度评分（systemic lupus erythematosus disease activity index 2000，SLEDAI-2K）、ESR呈负相关，与有无接受泼尼松、免疫抑制剂治疗无相关性，可以用作SLE的候选生物标志物。Mayama等[28]研究发现GAS5通过诱导RNA“糖皮质激素反应元件”调节糖皮质激素受体转录本活性在免疫功能、自身免疫性疾病等疾病中的发病起重要作用，GAS5表达水平变化可能影响疾病对糖皮质激素的疗效。另有研究报道，SLE患者CD4+T细胞中的GAS5表达水平显著高于正常对照组，有溃疡的SLE患者CD4+T细胞中的GAS5表达水平高于无溃疡SLE患者，可能与疾病活动指数相关，可作为疾病进展的标志物[29]。GAS5能够通过lncRNA/miRNA互相作用抑制miRNA-21表达，暗示GAS5与miRNA-21存在反馈回路[30～31]。另有对SLE患者外周血单个核细胞（PBMC）中lncRNA表达水平及基因多态性研究表明，GAS5、lnc-DC和linc0597在SLE患者PBMC中呈低表达，针对GAS5的rs2067079位点与SLE易感性无显著相关性[32]。以上研究提示GAS5可能通过不同方式调控SLE的发生发展，但具体调控机制有待进一步研究。
2.4 lnc-DC与SLE Wang等[33]通过转录组芯片二代测序高通量筛选方法、RNA-pulldown等技术鉴定了一种在树突状细胞（dendritic cell，DC）中特异性表达的名为lnc-DC的lncRNA，并通过FISH和细胞亚组分定量PCR检测证实lnc-DC位于细胞质，其由Pol Ⅱ合成，有polyA尾巴和5’帽子结构，但没有编码功能，其特异性表达依赖于其基因位点组蛋白修饰的改变和染色质结构的打开。先后通过RNA pull-down结合质谱鉴定、WB、荧光共定位和RIP等证实，lnc-DC可直接结合细胞质内的信号转导分子，影响其翻译后修饰而影响细胞信号转导和细胞功能，同时可通过抑制STAT3去磷酸化调控DC分化和功能的分子机制的确认有助于DC相关疾病的诊治。Wu等[27]研究发现，lnc-DC在SLE患者血浆中表达水平显著低于正常对照组，LN患者的lnc-DC表达水平显著高于无肾炎的SLE患者，提示lnc-DC可作为SLE有无肾脏损害的生物标志物;另有研究报道[32]，SLE患者PBMC中lnc-DC的表达水平低于健康对照组，表明SLE患者血浆、单个核细胞中lnc-DC表达水平均降低。但是关于lnc-DC如何调控SLE发生的确切分子机制还有待进一步研究。
2.5 Linc00324与SLE Linc00324（NC000017.11）又被称为C17orf44，位于17p13.1.的长3361bp的基因间长链非编码RNA。鲍卫[34]通过对SLE患者外周血白细胞研究发现，linc00324在SLE患者外周血白细胞中表达高于正常对照组，经治疗组表达量明显低于未治疗组，且抗dsDNA阳性组患者的linc00324表达水平明显高于阴性组，但两者对SLE的诊断价值并无显著性差异;高IgG组患者的linc00324表达水平明显高于低IgG组，提示linc00324在SLE患者中可能促进IgG的合成与分泌;低C3组患者的linc00324表达量比高C3组和正常组明显降低，提示linc00324在SLE患者中可能促进补体C3合成和分泌;以上表明SLE患者linc00324表达量与抗dsDNA抗体、IgG、C3呈正相关，提示linc00324可能参与淋巴细胞和巨噬细胞功能的调控，从而影响SLE的发生发展，但linc00324在SLE中的具体调控机制有待进一步深入研究。
3 小結与展望
综上所述，系统性红斑狼疮的发病机制复杂、影响因素广泛、临床表现多样，目前治疗手段有限，学者们虽积极探索，但对其发生发展的确切机制尚未完全了解。既往研究已证实microRNA与SLE发病密切相关，虽然不断有新的证据证明lncRNA可以调节基因表达、广泛参与正常生理和疾病状态，影响免疫细胞的发育分化及功能，且在SLE患者血液中可检测到，有望提高SLE早期诊断、治疗水平，然而目前这些研究仍有一定的局限性，关于lncRNA在SLE中发挥分子作用的具体机制、影响因素及临床诊断、治疗、预后等的研究还有待进一步探索。
参 考 文 献
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（收稿日期：2019-01-14 修回日期：2019-04-05）
（编辑：潘明志）
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