天然反义RNA在胃癌发生发展中的重要调控作用

胃癌发生发展中有表观遗传修饰异常。属于表观遗传修饰的非编码RNA之一天然反义RNA参与肿瘤细胞系中抑癌基因的沉默。学者曾认为与非肿瘤组织相比，肿瘤中抑癌基因的天然反义RNA表达明显上调，而靶mRNA表达明显下调。我们也发现胃癌前疾病黏膜组织某些基因的天然反义RNA表达增强。那么，胃癌发生发展中与细胞周期密切相关基因天然反义RNA情形究竟如何，与同属表观遗传修饰的DNA甲基化和组蛋白修饰在调控肿瘤相关基因异常表达时是否存在某种关联？鉴于表观遗传修饰的可逆性，有必要分析天然反义RNA是否可通过调控肿瘤相关基因表达而影响细胞周期，继而介导胃癌的发生发展，寻找胃癌预防和治疗新药物靶点。我们将从细胞、组织两个层面研究胃癌发生发展中天然反义RNA对肿瘤相关基因表达的调节及其机制、与DNA甲基化和组蛋白修饰间的关联，进一步明确和完善胃癌发生的表观遗传学机制，并为预防甚至治疗提供新的思路和理论依据。

胃癌发生中异常表达的基因除受遗传学修饰外，还受表观遗传学调控。表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰及调节性RNA介导基因调节。属于调节性RNA之一-天然反义转录本在真核生物基因组中广泛存在，在RNA干扰、选择剪接、X染色体失活、RNA编辑、生长发育等方面有重要作用。天然反义转录本是近五年来表观遗传学研究的新热点，遗憾的是，包括胃癌在内的许多肿瘤中天然反义转录本的表达调控情况还不明了，国内甚少学者涉足该领域。为了解胃癌发生中相关基因的天然反义转录本的表达情况，本课题组首先利用天然反义转录本数据库,结合组织的序列分析基因表达谱筛选出与胃癌发生密切相关的天然反义转录本DHPS及其靶基因WDR83，然后分别在胃癌组织及细胞两个层次上验证。我们研究发现：在胃癌组织中，DHPS与WDR83无论在mRNA还是蛋白水平均表达上调，且在mRNA水平上表达呈明显正相关；在胃癌细胞中，DHPS和WDR83均上调胃癌细胞增殖力，主要与其调控ERK通路的活性及E2F1表达密切相关；DHPS可以从RNA和蛋白两个水平正向调节靶基因WDR83表达，同时WDR83也可以从RNA和蛋白两个水平正向调节DHPS表达，而二者互补区3’UTR是它们发挥正向调控作用的主要区域，且DHPS与WDR83的间的相互调节主要发生在转录后水平。.本研究首次发现具有蛋白编码功能的天然反义转录本DHPS及靶基因WDR83通过影响胃癌细胞增殖力而在胃癌发生发展中起重要作用，同时首次证实了两者间存在着双向调控，此双向调控主要和“二者在互补配对区3’UTR形成RNA-RNA二聚体可以在转录后水平降低mRNA降解，而增强彼此mRNA稳定性”密切相关。同时，我们还发现DHPS和WDR83的mRNA有两种功能：一方面，通过编码蛋白质而传递蛋白编码的信息；另一方面，通过二者的互补区3’UTR而对彼此的表达有转录后调控的作用。既往认为，mRNA的常规作用是传递DNA有关编码蛋白质的信息，但是我们的研究发现mRNA还有对靶基因的调节作用，并且这种调节作用与蛋白编码的功能无关。因此，我们的研究进一步强调对mRNA功能的认识要深化到他们的调节作用，而不仅仅局限于蛋白编码功能。我们从天然反义转录本对靶基因调控角度来研究胃癌的发生机理，丰富了胃癌的表观遗传学内容，并为胃癌发生发展机制和寻找胃癌预防乃至治疗新药物靶点提供新的思路和理论依据。