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本文聚焦 Regnase(Regnase/ZC3H12/MCPIP)家族在癌症中的作用。转录周转是维持细胞内稳态的关键机制,Regnase 家族成员作为核糖核酸酶(RNases)参与其中。它们在炎症和癌症生物学中发挥多方面调节作用,有望为炎症相关疾病和癌症的靶向治疗提供新途径。
引言
转录周转对维持细胞内稳态意义重大,它依靠顺式作用序列和反式作用因子共同调控。顺式作用序列如影响 mRNA 稳定性的元件,大多位于 3’非翻译区(UTR),像被深入研究的 AU 富含元件(AREs)和 GU 富含元件(GREs)。AREs 能被多种 RNA 结合蛋白(RBPs)识别,不同的 RBPs 与 AREs 结合后,对 mRNA 半衰期和翻译的影响各异 。GREs 则由 CELF 家族的 RNA 结合蛋白识别,会加速转录本的不稳定。
反式作用因子中,一类是无核酸酶活性的 RBPs,另一类是具有核酸酶活性的蛋白,包括脱帽酶、5′- 3′核酸外切酶、3′- 5′核酸外切酶 / 去腺苷酸化酶等。这些核酸酶可通过其他 RBPs 或短非编码 RNA(如微小 RNA(miRNA)和小干扰 RNA(siRNA))招募到 mRNA 上,进而影响转录本的降解或翻译。此外,结构化 RNA 基序也参与 RBPs 与转录本的相互作用,比如 Regnase/ZC3H12/MCPIP 家族蛋白就能识别 3’UTR 中的二级结构。
Regnase/ZC3H12/MCPIP 家族蛋白
Regnase/ZC3H12/MCPIP 家族包含四种具有 RNase 活性的蛋白,它们都有 CCCH 型锌指结构域和 NYN/PilT N 端(PIN)样结构域。锌指结构域在 Regnases 与靶 RNA 分子的相互作用中发挥关键作用。
Regnase-1(Regnase-1/MCPIP1/ZC3H12A)
Regnase-1 由位于 1 号染色体(1p34.3)上的ZC3H12A基因编码,由 599 个氨基酸组成,分子量为 66kDa。敲除小鼠模型研究表明,Regnase-1 凭借其 RNase 和去泛素化酶活性参与炎症调节。Zc3h12a?/?小鼠会出现生长迟缓,多数还会自发死亡。
Regnase-2(Regnase-2/MCPIP2/ZC3H12B)
Regnase-2 由位于 X 染色体(Xq12)上的ZC3H12B基因编码,分子量为 94.2kDa,由 836 个氨基酸构成。目前已发现它的一些靶标,如编码细胞因子 IL-6、IL-1β、凋亡因子 IER3 和 RNase Regnase-1 的 mRNA。近期还发现它参与细胞周期调控,靶标涉及CCND1、CCNE1等相关 mRNA。
Regnase-3(Regnase-3/MCPIP3/ZC3H12C)
Regnase-3 分子量为 99.3kDa,由 883 个氨基酸组成,由位于 11 号染色体(11q22.3)上的ZC3H12C基因编码。它在肺、肝、肾和大脑中高表达。Zc3h12c?/?小鼠虽无明显发育异常,但会出现严重的淋巴结病,表明 Regnase-3 参与炎症限制。
REGNASE-4(Regnase-4/MCPIP4/ZC3H12D/TFL/p34)
Regnase-4 由位于 6 号染色体(6q25.1)上的ZC3H12D基因编码,分子量为 58.1kDa,由 527 个氨基酸组成。它能调节 IL-6、TNF、IER3 和 Regnase-1 等转录本的水平,通过与这些转录本的 3’UTR 结合发挥作用,同样参与相关调控过程。
结语
Regnase-1 是 Regnase 家族中研究最多的蛋白,不过 Regnase-2 - 4 的生物学作用也逐渐受到更多研究团队的关注。目前已有不少关于它们在癌症研究中的数据积累。
结论
Regnases 是新发现的 RNases 家族,其在炎症调节方面的作用已得到充分证实。近期研究还表明,它们在对抗肿瘤发生中意义重大。该家族蛋白能抑制癌细胞增殖、诱导癌细胞凋亡,还能抑制癌细胞的迁移、侵袭以及血管生成。此外,其抑制炎症的作用也有助于预防癌症的发生发展。