选择性剪接与大肠癌关系的研究进展赵一军杨俊作者单位200233

选择性剪接与大肠癌关系的研究进展

赵一军杨俊

作者单位：200233 上海，上海交通大学附属上海市第六人民医院普外科

大肠癌（CRC）是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,其发病率和死亡率呈逐年上升的趋势,中国大城市的大肠癌发生率已居恶性肿瘤的第2～3位。由于早期缺乏临床症状或症状不典型，大肠癌不易被早期发现，故患者预后较差。如果患者处于良性肿瘤或早期大肠癌阶段，及时实施手术将获得很好的疗效；反之，如果患者处于中晚期大肠癌阶段甚至发生器官转移，即使手术切除肿瘤后再施以辅助放射和化学治疗手段，仍难以获得较好的疗效。因此，如何提高大肠癌的早期诊断率，寻找敏感的生物学指标，发现新的药物作用靶点，提高患者生存率、降低死亡率，已成为近年来大肠癌研究的新热点。基因选择性剪接的相关研究为大肠癌的诊断和治疗提供了新思路。

1 选择性剪接概述

1977年，Chow等[1]首次对Pre-mRNA剪接进行报道。Pre-mRNA通过去除内含子、连接外显子形成成熟mRNA，包括组成性剪接（CS）和选择性剪接（AS）[2]。选择性剪接是指从一个Pre-mRNA中通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA剪接变异体的过程，而最终的蛋白产物会表现出不同或者是相互拮抗的功能和结构特性，或者在相同的细胞中由于表达水平的不同而导致表型不同。研究[3]结果过表明，95%的人类基因编码选择性剪接变异体亚型。选择性剪接是一种重要的转录后调控机制，可增加蛋白质的多样性和mRNA的稳定性，对细胞的分化、发育、生理功能和病理状态都有重要意义。Tazi等[4]的研究发现，选择性剪接与人类许多疾病，尤其是肿瘤的发生密切相关。目前，结肠癌、膀胱癌、前列腺癌、子宫癌、乳腺癌、肺癌等癌症选择性剪接变异体已见报道[5-8]。

2 选择性剪接的机制和调控

Pre-mRNA的选择性剪接发生在细胞核中，由剪接体执行，剪接体包括5个核小核糖核蛋白复合体（snRNPs）U1、U2、U4、U5和U6，以及100种以上非snRNPs的相关蛋白。剪接复合体的形成开始于U1snRNP 通过snRNA与mRNA间的特定碱基配对结合到5’剪接位点，同时，异质二聚体U2AF结合到多嘧啶区和3’剪接位点；U2snRNP通过碱基配对结合到分支点；由U4、U5和U6snRNA组成的三聚小核蛋白加入剪接体；U6snRNP通过结合到5’剪接位点取代U1，U1和U4则从剪接体中释放；mRNA的3’剪接位点被剪接掉，经过两个连续的转酯反应完成内含子的切除和外显子的连接[9-12]。

目前已发现多种Pre-mRNA选择性剪接形式。较常见的有以下几种[2]：①外显子遗漏，内部外显子可被选择性保留或切除。②内含子保留，内含子可被选择保留在成熟mRNA中。③外显子排斥，多个外显子可进行不同组合的选择性剪接。④在不同的5’或3’剪接位点进行选择性剪接。⑤对5’末端和3’末端进

行选择性剪接。复杂的选择性剪接方式均是以上剪接形式的叠加或组合。

选择性剪接过程多种顺式作用元件和反式作用因子的相互作用调节。顺式作用元件为RNA中调控剪接的区域，包括外显子剪接增强子（ESEs）、内含子剪接增强子（ISEs）、外显子剪接沉默子（ESSs）和内含子剪接沉默子（ISSs）。外显子剪接增强子和内含子剪接增强子可促进剪接复合体的组装和对剪接位点进行识别；外显子剪接沉默子和内含子剪接沉默子则具有相反的作用。反式作用因子是指结合在RNA特定区域上对剪接过程起调控作用的RNA结合蛋白质。其中，SR蛋白家族和hnRNP蛋白家族是当前研究较为深入的反式作用因子。SR蛋白是多细胞生物中高度保守的反式作用因子家族，富含精氨酸和丝氨酸，其成员包括SRp20、9G8、SF2／ASF（SRp30a）、SC35（SRp30b）、SRp30c、sRp40、SRp46、P54、SRp55、SRp75等，基本结构特征为N-末端含有的1个或两个RNA识别模序（RRM）,C-末端富含精氨酸/丝氨酸二肽结构域，通常结合到ESEs导致剪接发生。hnRNP蛋白家族（hnRNPA1（多聚嘧啶序列结合蛋白）等）均含有RNA识别模序（RRM）或核不均一核糖核蛋白K同源结构域（KH结构域），可结合到ESEs和ISSs上，并且在许多情况下阻止剪接复合体的组装。顺式作用元件（增强子、沉默子）通常会重叠形成一个混合调控元件，反式作用因子（SR蛋白家族、hnRNP蛋白家族等）结合到这些调控元件所起的相反作用可决定剪接。SR蛋白家族通常被认为对选择性剪接具有正性调控作用，但并非全部如此，有些SR蛋白具有负性调控作用[13]。同样，并非所有的hnRNP蛋白家族成员均具有负性调控作用[14]。选择性剪接及其调控对于维持生物的正常功能具有重要意义，选择性剪接的异常是导致疾病发生的重要原因之一。

3 相关基因选择性剪接

选择性剪接是一种重要的转录后调控机制，与大肠癌的发生、发展、浸润和转移密切相关，以下就相关基因选择性剪接对大肠癌的诊断、预后和靶向治疗作一总结。

3.1 CD44 CD44基因含有组成性外显子和选择性剪接外显子各10个，选择性剪接外显子位于第5、6组成型外显子之间[15]。组成性外显子存在于所有转录产物之中，编码的蛋白有4个功能区，即信号肽区、N-末端细胞外区、跨膜区和C-末端细胞内区，仅含组成外显子的CD44转录子称为标准型CD44（CD44s），含有选择性剪接外显子的CD44转录子称为变异型CD44（CD44v）。CD44基因的编码产物称为CD44蛋白，是一类分布极为广泛的细胞表面跨膜糖蛋白，参与细胞黏附与迁移、伤口愈合、淋巴细胞归巢、肿瘤细胞转移，以及细胞与细胞、细胞与细胞外基质的相互作用[16-18]。

研究发现[18-19]至少有26种CD44v，其中对CD44v3和 CD44v6在大肠癌方面的研究最为广泛和深入，有望成为新的肿瘤标志物和药物作用靶点。CD44v3具有硫酸肝素、透明质酸、硫酸软骨素等结合区域，能结合多种肝素结合生长因子，如肝素结合表皮生长因子、血管内皮生长因子、肝细胞生长因子、β成纤维细胞生长因子、角质细胞生长因子等[19-20]。CD44v6 作为依赖HGF的c-met（HGF/SF-c-Met）信号通路受体，调控上皮细胞-间充质转化，参与激活Kirsten大鼠肉瘤病毒同源癌基因（K-ras基因）的正反馈环路和肿瘤的转移[20-22]。Coppola等[23]采用免疫组织化学等方法分析大肠癌组织标本，结果显示，腺瘤组织和肿瘤