综述：癌症中 circRNA - 蛋白质相互作用对基因表达调控的机制及治疗意义

这篇综述聚焦于癌症中 circRNA - 蛋白质相互作用（CPIs）。阐述了 circRNAs 的生成、特性与功能，详细分析 CPIs 在转录、剪接等基因表达阶段的调控作用，探讨其在肿瘤耐药中的机制，为癌症治疗提供新思路。

　　

一、circRNAs 的生物发生与特性

20 世纪 70 年代，Sanger 等人发现植物病毒中存在环状单链 RNA（ssRNAs），并将其命名为 circRNA。起初，circRNAs 被认为是剪接错误的副产物，无重要生物学功能。但近年来，高通量 RNA 测序（RNA-seq）技术的发展，使得在多种生物中识别和合成 circRNAs 成为可能。

circRNAs 由前体 mRNA 通过 “反向剪接” 产生，其 3’和 5’ 端共价结合形成封闭环状结构。根据起源，circRNAs 可分为外显子 circRNAs（EcircRNAs）、内含子 circRNAs（ciRNAs）、外显子 - 内含子 circRNAs（ElciRNAs）和基因间 circRNAs（Intergenic circRNAs）。含内含子的 circRNAs（EIciRNAs、ciRNAs 和 Intergenic circRNAs）多保留在细胞核中调节转录，而 EcircRNAs 通常富集在细胞质中，参与转录后调控，还可作为 miRNA 海绵。circRNAs 因缺少常规的 ‘帽’ 和 ‘poly (A) 尾’，稳定性更高，且具有特定的三级构象，比线性 mRNA 具有更强的亲和力。

二、circRNAs 的生物学功能

circRNAs 在细胞生理过程中具有多种功能，如作为 miRNA “海绵”、与 RBPs 相互作用、调节转录以及翻译为小肽和蛋白质。其中，circRNAs 与蛋白质的相互作用尚未完全明晰。研究表明，circRNAs 可与多种 RBPs 相互作用，在多个层面影响基因表达。同时，某些 RBPs 也会调节 circRNA 的生物发生、稳定性和运输。此外，许多 circRNAs 在体液中稳定且高表达，有望成为重要的癌症生物标志物。

三、CPIs 在癌症基因调控中的作用

在肿瘤中，基因表达的异常调控与癌症的发生和发展密切相关。肿瘤细胞常出现抑癌基因（如 p53、PTEN）失活和癌基因（如 MYC、RAS、HER2、BCL2、STAT3）过表达的现象，促进肿瘤进展。科学家已证实 circRNAs 在癌症中表达异常，因此探究 CPIs 在癌症中的作用至关重要。

1. CPIs 调节转录：circRNAs 可通过招募 RBPs 到启动子区域，激活癌基因转录，促进癌症发展。如 circ-DONSON 在胃癌组织中高表达，它能招募 NURF 复合物到 SOX4 启动子，激活其转录，推动胃癌进展；circIPO11 则招募拓扑异构酶 1（TOP1）到 GLI1 启动子，促进肝癌细胞自我更新和扩散。相反，circRNAs 也能抑制肿瘤进展，如 circRNF10 可竞争性结合 DHX15，抑制其与 p65 的结合，从而抑制乳腺癌进展。此外，circRNAs 还能直接与转录因子相互作用，或影响组蛋白修饰酶的定位，进而调节转录。
2. CPIs 影响可变剪接：circRNAs 在调节前体 mRNA 可变剪接中起关键作用。CircURI1 与 hnRNPM 相互作用，影响胃癌转移相关基因的可变剪接，抑制胃癌转移；circSMARCA5 与 SRSF1 相互作用，降低 GBM 中促血管生成异构体的比例，抑制血管生成；circRAPGEF5 与 RBFOX2 相互作用，影响子宫内膜癌细胞的剪接活性，促进癌细胞增殖和铁死亡抵抗。同时，RBPs 在调节 circRNA 生成方面也发挥重要作用，主要通过调节反向剪接过程来实现。
3. CPIs 影响翻译：circRNA 可通过影响线性 mRNA 的稳定性来影响癌基因的翻译。其独特的三级结构和 m6A 修饰使其能够与 RBPs 结合，与同源或异源线性 mRNA 竞争结合 RBPs，从而改变 mRNA 的稳定性。如 circFAM120A 优先结合 IGF2BP2，促进 FAM120A 翻译和肿瘤细胞增殖；circPABPN1 与 HuR 竞争性结合，抑制 PABPN1 翻译，减少宫颈癌细胞增殖 。circRNA 与外源 mRNA 的相互作用方式包括竞争结合和增强结合，如 circPTPRA 竞争性结合 IGF2BP1，抑制 BCa 进展；circDCUN1D4 作为支架促进 HuR 与 TXNIP mRNA 的相互作用，抑制 LUAD 转移和糖酵解。
4. CPIs 影响 RBP 的亚细胞定位：circRNAs 的亚细胞定位决定其功能，在细胞核中可调节转录，在细胞质中可调节 mRNA 稳定性和翻译。研究发现，circRNAs 可影响 RBPs 的亚细胞定位，如 circHIF1A 与 NFIB 结合，促进其核转位，形成 circHIF1A/NFIB/FUS 正反馈环，促进 TNBC 进展；circDCUN1D4 与 HuR 相互作用，促进 HuR 向细胞质转位，抑制 LUAD 转移；circIPO7 与 YBX1 相互作用，促进 YBX1 磷酸化和核转位，促进鼻咽癌转移和耐药。此外，CPIs 还能影响下游靶蛋白的核转位，如 circSPARC 与 FUS 相互作用，促进 STAT3 核转位，加速 CRC 进展。
5. CPIs 影响翻译后修饰：circRNAs 在蛋白质翻译后修饰（PTMs）中也发挥重要作用。在肿瘤中，CPIs 对 PTMs 的调节日益受到关注。
   • 磷酸化：CPIs 调节 PTMs 多与作为激酶的 RBPs 相关。circNFIB 与 MEK1 相互作用，抑制 ERK 磷酸化，从而抑制 ICC 进展，且与 MEK 抑制剂有协同作用。
   • 泛素化：IGF2BPs 是参与转录后基因调控的经典 RBPs，与泛素化密切相关。circNDUFB2 增强 IGF2BPs 与 TRIM25 的相互作用，促进 IGF2BP 泛素化和降解，抑制 NSCLC 进展；circNFATC3 则竞争性结合 IGF2BP3，阻止其泛素化和降解，促进 GC 细胞增殖。
   • Neddylation：Neddylation 是与肿瘤放射敏感性相关的蛋白质修饰过程。circAFF2 通过增强 CAND1 与 Cullin1 的相互作用，抑制 Cullin neddylation，提高 CRC 放射敏感性。
   • SUMOylation：SUMO 修饰可改变蛋白质的功能、稳定性和亚细胞定位。circTLCD4-RWDD3 与 hnRNPA2B1 相互作用，诱导其 SUMOylation 修饰，促进 NSCLC 细胞的淋巴管生成和转移。
   • 糖基化：肿瘤进展中，糖蛋白是重要的生物标志物。circSPIRE1 与 ELAVL1 和 GALNT3 mRNA 形成三元复合物，促进 E-cadherin 糖基化和膜定位，抑制 RCC 转移。
   
   

四、CPIs 介导肿瘤耐药

肿瘤耐药是癌症治疗的主要障碍，其机制复杂，涉及多种因素。目前，许多 circRNAs 被认为是肿瘤耐药的关键调节因子。

1. 化疗耐药：顺铂是常用的化疗药物，通过与 DNA 结合形成交联，抑制 DNA 复制和转录，诱导细胞死亡。circPBX3 通过与 IGF2BP2 相互作用，稳定 ATP7A 表达，促进顺铂外排，导致卵巢癌顺铂耐药；circITGB6 诱导的 IGF2BP2 可稳定 FGF9 mRNA，调节肿瘤免疫微环境，促进卵巢癌顺铂耐药 。circIPO7 在鼻咽癌中过表达，可促进 YBX1 磷酸化和核定位，增强 DNA 损伤修复，导致顺铂耐药；circLIFR 与 MSH2 相互作用，可调节膀胱癌细胞对顺铂的敏感性。在前列腺癌中，circARHGAP29 增强 IGF2BP2 与 LDHA mRNA 的相互作用，促进糖酵解代谢，导致对多西他赛耐药。
2. 靶向治疗耐药：靶向治疗药物通过特异性靶向肿瘤细胞的某些分子或信号通路实现个性化治疗，但肿瘤细胞的基因突变会导致耐药。如 circME1 与 U1 snRNP 相互作用，促进 ME1 转录，导致 ccRCC 对舒尼替尼耐药；circCDYL2 作为支架，促进 GRB7 与 FAK 相互作用，维持下游 AKT 和 ERK1/2 活性，导致 HER2 阳性乳腺癌对曲妥珠单抗耐药。
3. 内分泌治疗耐药：内分泌治疗是 ER 阳性乳腺癌的重要治疗策略，ERα 信号失调是他莫昔芬耐药的根本原因。circPVT1 通过 ceRNA 机制增强 ESR1 和 ERα 靶基因的表达，抑制 I 型干扰素信号，促进 ER 阳性乳腺癌的他莫昔芬耐药。

五、讨论与展望

1. CPIs 在 TRIM25 诱导的 IGF2BPs 泛素化中的作用：circNDUFB2 作为支架促进 TRIM25 介导的 IGF2BPs 泛素化和降解，而 circNFATC3 作为 ceRNA，竞争结合 IGF2BP3，减少其泛素化和降解。这是因为 circNDUFB2 是 TRIM25 有效泛素化 IGF2BPs 的 “必要因素”，而 circNFATC3 是 “调节因素”，且 m6A 修饰的 circRNAs 更易与 IGF2BPs 和 TRIM25 形成三元复合物。未来研究应进一步阐明不同癌症类型中这些相互作用的调控差异，以及 circRNAs 如何选择性调节特定 RBP 家族，同时探究 circRNAs 通过不同途径影响免疫反应和细胞代谢的机制。
2. CPIs 在癌症治疗中的意义及药物开发的未来方向：circRNAs 与促癌 RBPs 相互作用后，有望成为治疗靶点和诊断工具。如 circEIF3I 在 PDAC 组织中高表达，可作为预测 PDAC 转移和不良预后的生物标志物 。靶向 CPIs 可能成为一种新的癌症治疗策略，可设计抗体或小分子药物干扰 CPIs，也可通过靶向 RBP 抑制 CPIs 功能 。此外，针对与癌症相关的 circRNAs，可使用反义寡核苷酸（ASOs）或 CRISPR-Cas13 技术进行调控，但存在递送和脱靶等问题，未来需进一步研究解决。未来研究还可考虑靶向 circRNA 的 m6A 修饰、关键结合位点突变以及促癌蛋白的泛素化和降解，以开发更精确的靶向治疗方法。

综上所述，circRNA - 蛋白质相互作用在肿瘤生物学中起着至关重要的作用，影响肿瘤发展、转移和药物反应的多个细胞过程。深入了解 CPIs 在肿瘤中的作用，为肿瘤治疗开辟了新的可能性，包括抑制肿瘤耐药。circRNAs 因其独特的结构和稳定性，有望成为癌症早期检测的诊断标志物和疾病进展的预后指标，但仍需更多动物模型和临床试验进行验证。