Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск

Роль длинных некодирующих РНК в биологии опухолей

https://doi.org/10.20538/1682-0363-2020-1-125-133

Полный текст:

Аннотация

Одним из наиболее значительных событий в последние годы в области молекулярно-биологических исследований стало признание биологической значимости некодирующих РНК. Оказалось, что значительная часть некодирующей части генома, которая составляет 98%, перезаписана. Помимо небольших РНК (таких как микроРНК) известно о длинных некодирующих РНК (lncRNAs), которые являются большой группой некодирующих РНК (ncRNAs) длиной более 200 нуклеотидов. Они играют роль в регуляции ряда основных молекулярных процессов (деление клеток, функция хроматина, активность микроРНК и т.д.). Многие из этих длинных некодирующих РНК были экспрессированы в опухолях по сравнению со здоровыми тканями, например H19, HOTAIR, MALAT1. Большое количество исследований выявило их роль на всех стадиях канцерогенеза и в модулировании метастазирования через регуляторные сети. Была замечена аберрантная экспрессия lncRNAs у больных раком. В этом контексте lncRNAs могут регулировать основные характеристики раковых клеток, контролируя программы экспрессии генов, связанные с их супрессивными и онкогенными функциями. Следовательно, они могут быть отличными биомаркерами и терапевтическими мишенями при лечении опухолей.

Об авторах

О. А. Бейлерли
Башкирский государственный медицинский университет (БГМУ)
Россия
аспирант, кафедра урологии, БГМУ, г. Уфа. ORCID 0000-0002-6149-5460

Россия, 450008, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Ленина, 3



И. Ф. Гареев
Башкирский государственный медицинский университет (БГМУ)
Россия
аспирант, кафедра нейрохирургии и медицинской реабилитации

Россия, 450008, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Ленина, 3



Список литературы

1. Carninci P., Kasukawa T., Katayama S., Gough J., Frith M.C., Maeda N., Oyama R., Ravasi T., Lenhard B., Wells C., Kodzius R., Shimokawa K., Bajic V.B., Brenner S.E., Batalov S., Forrest A.R., Zavolan M., Davis M.J., Wilming L.G., Aidinis V., Allen J.E., Ambesi-Impiombato A., Apweiler R., Aturaliya R.N., Bailey T.L., Bansal M., Baxter L., Beisel K.W., Bersano T., Bono H., Chalk A.M., Chiu K.P., Choudhary V., Christoffels A., Clutterbuck D.R., Crowe M.L., Dalla E., Dalrymple B.P., de Bono B., Della Gatta G., di Bernardo D., Down T., Engstrom P., Fagiolini M., Faulkner G., Fletcher C.F., Fukushima T., Furuno M., Futaki S., Gariboldi M., Georgii-Hemming P., Gingeras T.R., Gojobori T., Green R.E., Gustincich S., Harbers M., Hayashi Y., Hensch T.K., Hirokawa N., Hill D., Huminiecki L., Iacono M., Ikeo K., Iwama A., Ishikawa T., Jakt M., Kanapin A., Katoh M., Kawasawa Y., Kelso J., Kitamura H., Kitano H., Kollias G., Krishnan S.P., Kruger A., Kummerfeld S.K., Kurochkin I.V., Lareau L.F., Lazarevic D., Lipovich L., Liu J., Liuni S., McWilliam S., Madan Babu M., Madera M., Marchionni L., Matsuda H., Matsuzawa S., Miki H., Mignone F., Miyake S., Morris K., Mottagui-Tabar S., Mulder N., Nakano N., Nakauchi H., Ng P., Nilsson R., Nishiguchi S., Nishikawa S., Nori F., Ohara O., Okazaki Y., Orlando V., Pang K.C., Pavan W.J., Pavesi G., Pesole G., Petrovsky N., Piazza S., Reed J., Reid J.F., Ring B.Z., Ringwald M., Rost B., Ruan Y., Salzberg S.L., Sandelin A., Schneider C., Schönbach C., Sekiguchi K., Semple C.A., Seno S., Sessa L., Sheng Y., Shibata Y., Shimada H., Shimada K., Silva D., Sinclair B., Sperling S., Stupka E., Sugiura K., Sultana R., Takenaka Y., Taki K., Tammoja K., Tan S.L., Tang S., Taylor M.S., Tegner J., Teichmann S.A., Ueda H.R., van Nimwegen E., Verardo R., Wei C.L., Yagi K., Yamanishi H., Zabarovsky E., Zhu S., Zimmer A., Hide W., Bult C., Grimmond S.M., Teasdale R.D., Liu E.T., Brusic V., Quackenbush J., Wahlestedt C., Mattick J.S., Hume D.A., Kai C., Sasaki D., Tomaru Y., Fukuda S., Kanamori-Katayama M., Suzuki M., Aoki J., Arakawa T., Iida J., Imamura K., Itoh M., Kato T., Kawaji H., Kawagashira N., Kawashima T., Kojima M., Kondo S., Konno H., Nakano K., Ninomiya N.,

2. Nishio T., Okada M., Plessy C., Shibata K., Shiraki T., Suzuki S., Tagami M., Waki K., Watahiki A., Okamura-Oho Y., Suzuki H., Kawai J., Hayashizaki Y.; FANTOM Consortium; RIKEN Genome Exploration Research Group and Genome Science Group (Genome Network Project Core Group). The transcriptional landscape of the mammalian genome. Science. 2005; 309 (5440): 1559–1563. DOI: 10.1126/science.1112014.

3. Molnár V., Bakos B., Hegyesi H., Falus A. Nem kódoló genom és mikroRNS-ek: új fejezet a genetika történetében. Lege Artis Medicinae. 2008; 18: 591–597.

4. Tömböl Z., Szabó P., Rácz K., Zsolt T. Relevance of microRNA-s in neoplastic diseases. Orv. Hetil. 2007; 148 (24): 1135–1141. DOI: 10.1556/OH.2007.28117.

5. Atkinson S.R., Marguerat S., Bähler J. Exploring long non-coding RNAs through sequencing. Semin. Cell Dev. Biol. 2012; 23 (2): 200–205. DOI: 10.1016/j.semcdb.2011.12.003.

6. Nagano T., Fraser P. No-nonsense functions for long noncoding RNAs. Cell. 2011; 145 (2): 178–181. DOI: 10.1016/j.cell.2011.03.014.

7. Gibb E.A., Brown C.J., Lam W.L. The functional role of long non-coding RNA in human carcinomas. Mol. Cancer. 2011; 10: 38. DOI: 10.1186/1476-4598-10-38.

8. Mitra S.A., Mitra A.P., Triche T.J. A central role for long non-coding RNA in cancer. Front. Genet. 2012; 3: 17. DOI: 10.3389/fgene.2012.00017.

9. Gutschner S., Diederichs S. The hallmarks of cancer: a long non-coding RNA point of view. RNA Biol. 2012; 9 (6): 703–719. DOI: 10.4161/rna.20481.

10. Knowling S., Morris K.V. Non-coding RNA and antisense RNA. Nature’s trash or treasure? Biochimie. 2011; 93 (11): 1922–1927. DOI: 10.1016/j.biochi.2011.07.031

11. Aguilo F., Zhou M.M., Walsh M.J. Long non coding RNA, polycomb, and the ghosts haunting LNK4b-ARF-LNK4a expression. Cancer Res. 2011; 71 (16): 5365–5369. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-10-4379

12. Yang L., Froberg J.E., Lee J.T. Long noncoding RNAs: fresh perspectives into the RNA world. Trends Biochem. Sci. 2014; 39 (1): 35–43. DOI: 10.1016/j.tibs.2013.10.002.

13. Orom U.A., Shiekhattar R. Long noncoding RNAs usher in a new era in the biology of enhancers. Cell. 2013; 154 (6): 1190–1193. DOI: 10.1016/j.cell.2013.08.028.

14. Lee J.T. Gracefully ageing at 50, X-chromosome inactivation becomes a paradigm for RNA and chromatin control. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2011; 12 (12): 815–826. DOI: 10.1038/nrm3231.

15. Rinn J.L., Kertesz M., Wang J.K., Squazzo S.L., Xu X., Brugmann S.A., Goodnough L.H., Helms J.A., Farnham P.J., Segal E., Chang H.Y. Functional demarcation of active and silent chromatin domains in human HOX loci by noncoding RNAs. Cell. 2007; 129 (7): 1311–1323. DOI: 10.1016/j.cell.2007.05.022.

16. Tsai M.C., Manor O., Wan Y., Mosammaparast N., Wang J.K., Lan F., Shi Y., Segal E., Chang H.Y. Long noncoding RNA as modular scaffold of histone modification complexes. Science. 2010; 329 (5992): 689–693. DOI: 10.1126/science.1192002.

17. Bertani S., Sauer S., Bolotin E., Sauer F. The noncoding RNA Mistral activates Hoxa6 and Hoxa7 expression and stem cell differentiation by recruiting MLL1 to chromatin. Mol. Cell. 2011; 43 (6): 1040–1046. DOI: 10.1016/j.molcel.2011.08.019.

18. Wang K.C., Yang Y.W., Liu B., Sanyal A., Corces-Zimmerman R., Chen Y., Lajoie B.R., Protacio A., Flynn R.A., Gupta R.A., Wysocka J., Lei M., Dekker J., Helms J.A., Chang H.Y. A long noncoding RNA maintains active chromatin to coordinate homeotic gene expression. Nature. 2011; 472 (7341): 120–124. DOI: 10.1038/nature09819.

19. Carrieri C., Cimatti L., Biagioli M., Beugnet A., Zucchelli S., Fedele S., Pesce E., Ferrer I., Collavin L., Santoro C., Forrest A.R., Carninci P., Biffo S., Stupka E., Gustincich S. Long non-coding antisense RNA controls Uchl1 translation through an embedded SINEB2 repeat. Nature. 2012; 491 (7424): 454–457. DOI: 10.1038/nature11508.

20. Memczak S., Jens M., Elefsinioti A., Torti F., Krueger J., Rybak A., Maier L., Mackowiak S.D., Gregersen L.H., Munschauer M., Loewer A., Ziebold U., Landthaler M., Kocks C., le Noble F., Rajewsky N. Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency. Nature. 2013; 495 (744): 333–338. DOI: 10.1038/nature11928.

21. Spicuglia S., Zacarias-Cabeza J., Pekowska P., Ferrier P. Epigenetic regulation of antigen receptor gene rearrangement. F1000 Biol. Rep. 2010; 2: 23.

22. Szabó D., Zsippai A., Bendes M., Zsófia T., Szabo P.M., Károly R., Igaz P. Pathogenesis of adrenocortical cancer. Orv. Hetil. 2010; 151 (29): 1163–1170. DOI: 10.1556/OH.2010.28931.

23. Barsyte-Lovejoy D., Lau S.K., Boutros P.C., Khosravi F., Jurisica I., Andrulis I.L., Tsao M.S., Penn L.Z. The c-Myc oncogene directly induces the H19 noncoding RNA by allelespecific binding to potentiate tumorigenesis. Cancer Res. 2006; 66 (10): 5330–5337. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-06-0037.

24. Cai X., Cullen B.R. The imprinted H19 noncoding RNA is a primary microRNA precursor. RNA. 2007; 13 (3): 313–316. DOI: 10.1261/rna.351707.

25. Tsang W.P., Ng E.K., Ng S.S., Jin H., Yu J., Sung J.J., Kwok T.T. Oncofetal H19-derived miR-675 regulates tumor suppressor RB in human colorectal cancer. Carcinogenesis. 2010; 31 (3): 350–358. DOI: 10.1093/carcin/bgp181.

26. Leygue E., Dotzlaw H., Watson P.H., Murphy L.C. Expression of the steroid receptor RNA activator in human breast tumors. Cancer Res. 1999; 59 (17): 4190–4193.

27. Hube F., Guo J., Chooniedass-Kothari S., Cooper C., Hamedani M.K., Dibrov A.A., Blanchard A.A., Wang X., Deng G., Myal Y., Leygue E. Alternative splicing of the first intron of the steroid receptor RNA activator (SRA) participates in the generation of coding and noncoding RNA isoforms in breast cancer cell lines. DNA Cell Biol. 2006; 25 (7): 418–428. DOI: 10.1089/dna.2006.25.418.

28. Caslini C. Transcriptional regulation of telomeric non-coding RNA: implications on telomere biology, replicative senescence and cancer. RNA Biol. 2010; 7 (1): 18–22. DOI: 10.4161/rna.7.1.10257.

29. Gupta R.A., Shah N., Wang K.C., Kim J., Horlings H.M., Wong D.J., Tsai M.C., Hung T., Argani P., Rinn J.L., Wang Y., Brzoska P., Kong B., Li R., West R.B., van de Vijver M.J., Sukumar S., Chang H.Y. Long non-coding RNA HOTAIR reprograms chromatin state to promote cancer metastasis. Nature. 2010; 464 (7291): 1071–1076. DOI: 10.1038/nature08975.

30. Morey L., Helin K. Polycomb group protein-mediated repression of transcription. Trends Biochem. Sci. 2010; 35 (6): 323–332. DOI: 10.1016/j.tibs.2010.02.009.

31. Ji P., Diederichs S., Wang W., Böing S., Metzger R., Schneider P.M., Tidow N., Brandt B., Buerger H., Bulk E., Thomas M., Berdel W.E., Serve H., Müller-Tidow C. MALAT-1, a novel noncoding RNA, and thymosin beta4 predict metastasis and survival in early-stage non-small cell lung cancer. Oncogene. 2003; 22 (39): 8031–8041. DOI: 10.1038/sj.onc.1206928.

32. Tripathi V., Ellis J.D., Shen Z., Song D.Y., Pan Q., Watt A.T., Freier S.M., Bennett C.F., Sharma A., Bubulya P.A., Blencowe B.J., Prasanth S.G., Prasanth K.V. The nuclear-retained non-coding RNA MALAT1 regulates alternative splicing by modulating SR splicing factor phosphorylation. Mol. Cell. 2010; 39 (6): 925–938. DOI: 10.1016/j.molcel.2010.08.011.

33. Popov N., Gil J. Epigenetic regulation of the INK4b-ARF-INK4a locus: in sickness and in health. Epigenetics. 2010; 5 (8): 685–690. DOI: 10.4161/epi.5.8.12996.

34. Yu W., Gius D., Onyango P., Muldoon-Jacobs K., Karp J., Feinberg A.P., Cui H. Epigenetic silencing of tumour suppressor gene p15 by its antisense RNA. Nature. 2008; 451(7175): 202–206. DOI: 10.1038/nature06468.

35. Morris K.V., Santoso S., Turner A.M., Pastori C., Hawkins P.G. Bidirectional transcription directs both transcriptional gene activation and suppression in human cells. PLoS Genet. 2008; 4 (11): e1000258. DOI: 10.1371/journal.pgen.1000258.

36. Zhang X., Zhou Y., Mehta K.R., Danila D.C., Scolavino S., Johnson S.R., Klibanski A. A pituitary-derived MEG3 isoform functions as a growth suppressor in tumor cells. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2003; 88 (11): 5119–5126. DOI: 10.1210/jc.2003-030222.

37. Hagan J.P., O’Neill B.L., Stewart C.L., Kozlov S.V., Croce C.M. At least ten genes defi ne the imprinted Dlk1-Dio3 cluster on mouse chromosome 12qF1. PLoS One. 2009; 4 (2): e4352. DOI: 10.1371/journal.pone.0004352.

38. Huarte M., Guttman M., Feldser D., Garber M., Koziol M.J., Kenzelmann-Broz D., Khalil A.M., Zuk O., Amit I., Rabani M., Attardi L.D., Regev A., Lander E.S., Jacks T., Rinn J.L. A large intergenic noncoding RNA induced by p53 mediates global gene repression in the p53 response. Cell. 2010; 142 (3): 409–419. DOI: 10.1016/j.cell.2010.06.040.

39. Wapinski O., Chang H.Y. Long noncoding RNAs and human disease. Trends Cell Biol. 2011; 21 (6): 354–361. DOI: 10.1016/j.tcb.2011.04.001.

40. Kino T., Hurt D.E., Ichijo T., Nader N., Chrousos G.P. Noncoding RNA gas5 is a growth arrest- and starvation-associated repressor of the glucocorticoid receptor. Sci. Signal. 2010; 3 (107): 8. DOI: 10.1126/scisignal.2000568.

41. Mourtada-Maarabouni M., Hasan A.M., Farzaneh F., Williams G.T. Inhibition of human T-cell proliferation by mammalian target of rapamycin (mTOR) antagonists requires noncoding RNA growth-arrest-specifi c transcript 5 (GAS5). Mol. Pharmacol. 2010; 78 (1): 19–28. DOI: 10.1124/mol.110.064055.

42. McDermott A.M., Heneghan H.M., Miller N., Kerin M.J. The therapeutic potential of microRNAs: disease modulators and drug targets. Pharm. Res. 2011; 28 (12): 3016–3029. DOI: 10.1007/s11095-011-0550-2.

43. Panzitt K., Tschernatsch M.M., Guelly C., Moustafa T., Stradner M., Strohmaier H.M., Buck C.R., Denk H., Schroeder R., Trauner M., Zatloukal K. Characterization of HULC, a novel gene with striking up-regulation in hepatocellular carcinoma, as noncoding RNA. Gastroenterology. 2007; 132: 330–342. DOI: 10.1053/j.gastro.2006.08.026.

44. Poliseno L., Salmena L., Zhang J., Carver B., Haveman W.J., Pandolfi P.P. A coding-independent function of gene and pseudogene mRNAs regulates tumour biology. Nature. 2010; 465 (7301): 1033–1038. DOI: 10.1038/nature09144.

45. Alimonti A., Carracedo A., Clohessy J.G., Trotman L.C., Nardella C., Egia A., Salmena L., Sampieri K., Haveman W.J., Brogi E., Richardson A.L., Zhang J., Pandolfi P.P. Subtle variations in Pten dose determine cancer susceptibility. Nat. Genet. 2010; 42 (5): 454–458. DOI: 10.1038/ng.556.

46. Rossignol F., Vaché C., Clottes E. Natural antisense transcripts of hypoxia-inducible factor 1 alpha are detected in different normal and tumour human tissues. Gene. 2002; 299 (1–2): 135–140. DOI: 10.1016/s0378-1119(02)01049-1.

47. Cayre A., Rossignol F., Clottes E., Penault-Llorca F. HIF but not HIF-1alpha transcript is a poor prognostic marker in human breast cancer. Breast Cancer Res. 2003; 5 (6): R223–R230. DOI: 10.1186/bcr652.

48. Jafri M.A., Al-Qahtani M.H., Shay J.W. Role of miRNAs in human cancer metastasis: Implications for therapeutic intervention. Semin. Cancer Biol. 2017; 44: 117–131. DOI: 10.1016/j.semcancer.2017.02.004.

49. Leber M.F., Efferth T. Molecular principles of cancer invasion and metastasis (review). Int. J. Oncol. 2009; 34 (4): 881–895. DOI: 10.3892/ijo_00000214.

50. Tsai J.H., Yang J. Epithelial-mesenchymal plasticity in carcinoma metastasis. Genes Dev. 2013; 27 (20): 2192–2206. DOI: 10.1101/gad.225334.113.

51. Lambert A.W., Pattabiraman D.R., Weinberg R.A. Emerging Biological Principles of Metastasis. Cell. 2017; 168 (4): 670–691. DOI: 10.1016/j.cell.2016.11.037.

52. Sanchez-Tillo E., Liu Y., de Barrios O., Siles L., Fanlo L., Cuatrecasas M., Darling D.S., Dean D.C., Castells A., Postigo A. EMT-activating transcription factors in cancer: beyond EMT and tumor invasiveness. Cell Mol. Life Sci. 2012; 69 (20): 3429–3456. DOI: 10.1007/s00018-012-1122-2.

53. Liu Y.W., Zhang E., Liu X., Zhang Z., Xu T., De W., Liu B., Wang Z. LincHOTAIR epigenetically silences mi-R34a by binding to PRC2 to promote the epithelial-to-mesenchymal transition in human gastric cancer. Cell Death Dis. 2015; 6: e1802. DOI: 10.1038/cddis.2015.150.

54. Wu H., Hu Y., Liu X., Song W., Gong P., Zhang K., Chen Z., Zhou M., Shen X., Qian Y., Fan H. LncRNA TRERNA1 function as an enhancer of snai1 promotes gastric cancer metastasis by regulating epithelial-mesenchymal transition. Mol. Ther. Nucleic. Acids. 2017; 8: 291–299. DOI: 10.1016/j.omtn.2017.06.021.

55. Liu C., Lin J. Long noncoding RNA ZEB1-AS1 acts as an oncogene in osteosarcoma by epigenetically activating ZEB1. Am. J. Transl. Res. 2016; 8 (10): 4095–4105.

56. Yang P., Chen T., Xu Z., Zhu H., Wang J., He Z. Long noncoding RNA GAPLINC promotes invasion in colorectal cancer by targeting SNAI2 through binding with PSF and NONO. Oncotarget. 2016; 7 (27): 42183–42194. DOI: 10.18632/oncotarget.9741.

57. Hu P., Yang J., Hou Y., Zhang H., Zeng Z., Zhao L., Yu T., Tang X., Tu G., Cui X., Liu M. LncRNA expression signatures of twist-induced epithelial-to-mesenchymal transition in MCF10A cells. Cell Signal. 2014; 26 (1): 83–93. DOI: 10.1016/j.cellsig.2013.10.001.

58. Malek R., Gajula R.P., Williams R.D., Nghiem B., Simons B.W., Nugent K., Wang H., Taparra K., Lemtiri-Chlieh G., Yoon A.R., True L., An S.S., DeWeese T.L., Ross A.E., Schaeffer E.M., Pienta K.J., Hurley P.J., Morrissey C., Tran P.T. TWIST1-WDR5-Hottip regulates hoxa9 chromatin to facilitate prostate cancer metastasis. Cancer Res. 2017; 77 (12): 3181–3193. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-16-2797.

59. Tao Y., Han T., Zhang T., Ma C., Sun C. LncRNA CHRF-induced miR-489 loss promotes metastasis of colorectal cancer via TWIST1/EMT signaling pathway. Oncotarget. 2017; 8 (22): 36410–36422. DOI: 10.18632/oncotarget.16850.

60. Tinzl M., Marberger M., Horvath S., Chypre C. DD3PCA3 RNA analysis in urine – a new perspective for detecting prostate cancer. Eur. Urol. 2004; 46 (2): 182–186. DOI: 10.1016/j.eururo.2004.06.004.

61. Lai M.C., Yang Z., Zhou L., Zhu Q.Q., Xie H.Y., Zhang F., Wu L.M., Chen L.M., Zheng S.S. Long non-coding RNA MALAT-1 overexpression predicts tumor recurrence of hepatocellular carcinoma after liver transplantation. Med. Oncol. 2012; 29 (3): 1810–1816. DOI: 10.1007/s12032-011-0004-z.


Для цитирования:


Бейлерли О.А., Гареев И.Ф. Роль длинных некодирующих РНК в биологии опухолей. Бюллетень сибирской медицины. 2020;19(1):125-133. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2020-1-125-133

For citation:


Beylerli O.A., Gareev I.F. The role of long, non-coding RNA in the biology of tumors. Bulletin of Siberian Medicine. 2020;19(1):125-133. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2020-1-125-133

Просмотров: 699


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)