超過一半的蛋白質(zhì)編碼基因產(chǎn)生具有可變3′ UTRs的信使RNA（mRNA）轉(zhuǎn)錄本，其中包含轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子（例如microRNAs）的結(jié)合位點。由此一來，可變3’UTRs包含不同的miRNA反應元件（MREs），使它們能夠差異化調(diào)節(jié)其同源mRNAs的穩(wěn)定性和翻譯效率。在癌細胞中，通過可變多聚腺苷酸化（APA）廣泛縮短3’UTRs已被證明可在沒有遺傳改變的情況下通過控制癌基因的表達來促進腫瘤發(fā)生，部分原因是使它們能夠逃避miRNA介導的調(diào)控。至關(guān)重要的是，絕大多數(shù)miRNA研究都主要集中在位于靶標mRNAs 3’UTR中的MREs。在癌癥中觀察到3’UTR縮短的增加，表明了許多已知的miRNA：靶標相互作用可能會在癌細胞中丟失，并強調(diào)需要更好地了解已經(jīng)建立3’UTR縮短的癌癥驅(qū)動基因是如何在癌細胞中被調(diào)控的。

本研究主要集中在轉(zhuǎn)錄因子MYC，其在超過一半的癌癥中過表達。有趣的是，盡管MYC在70%的結(jié)直腸癌（CRC）患者中過表達5~400倍，在44%的肝細胞癌（HCC）患者中過表達4~6倍，但MYC的基因擴增僅分別在10% CRC患者和4% HCC患者中檢測到。對于觀察到的MYC過表達并不總是伴隨著潛在的基因畸變，表明了轉(zhuǎn)錄后機制可能在調(diào)節(jié)這些癌癥的MYC表達和功能中起關(guān)鍵作用。

此前，含有3’UTR的MYC構(gòu)建體比那些無3’UTR的表現(xiàn)出更低的MYC蛋白表達，證明了3’UTR在調(diào)節(jié)MYC表達中的重要性。多項研究已經(jīng)確定了與MYC 3’UTR結(jié)合并調(diào)節(jié)MYC表達的miRNAs。相比之下，僅少數(shù)靶向MYC編碼序列（CDS）的miRNAs被發(fā)現(xiàn)。具體而言，miR-184和miR-320b，以及miR-320a和miR-744分別在CRC和HCC中抑制MYC的表達。然而，它們作為MYC驅(qū)動的癌癥治療選擇的潛在療效仍有待探索。

近日，Oncogene期刊在線發(fā)表了題為MiR-138 is a potent regulator of the heterogenous MYC transcript population in cancers的研究論文。報道了癌癥中MYC 3’UTR的縮短，并鑒定了一個靶向MYC編碼區(qū)的miRNA miR-138，其通過與MYC CDS結(jié)合來抑制MYC表達并抑制CRC和HCC細胞系的腫瘤生長。表明miR-138是癌癥中異質(zhì)MYC轉(zhuǎn)錄本群體的有效調(diào)節(jié)因子，這為治療MYC驅(qū)動的癌癥開辟了新的途徑。

首先，研究人員使用3′ RACE檢查了來自CRC患者（原發(fā)性腫瘤階段）的腫瘤和相鄰正常樣本中MYC 3’UTR 的潛在APA。發(fā)現(xiàn)腫瘤樣本中的MYC 3’UTR縮短多于相鄰的正常樣本，以及區(qū)域淋巴結(jié)癌癥患者。接著，研究人員整合了兩種互補的計算和生化方法來鑒定靶向MYC編碼區(qū)的miRNAs，因為這在所有MYC轉(zhuǎn)錄本變體中都存在。發(fā)現(xiàn)miR-125a-3p、miR-138-5p（俗稱miR-138）、miR-139-3p、miR-503-5p和miR-744-5p（俗稱miR-744）為潛在的MYC CDS靶向的miRNAs。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，過表達miR-138可顯著降低MYC蛋白和轉(zhuǎn)錄本的表達水平，抑制miR-138則顯著提高了MYC蛋白表達，而抑制其他miRNAs對MYC無影響。因此，本研究專注于miR-138進行后續(xù)實驗驗證。

Fig1. 鑒定潛在的MYC CDS靶向的miRNAs

隨后，研究人員預測了miR-138在MYC CDS上有三個MREs（MRE A、MRE B和MRE C），并通過熒光素酶報告基因?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)MRE A（而非MRE C）對于miR-138調(diào)控MYC至關(guān)重要。接下來，研究人員探討了miR-138對MYC靶基因表達以及對腫瘤生長的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-138與MYC CDS結(jié)合，抑制MYC表達并抑制CRC和HCC細胞系的腫瘤生長。

Fig2. MiR-138下調(diào)MYC的表達并抑制肝癌生長

miR-138在癌細胞系中對MYC表達的有效抑制作用使研究人員猜想它也可能對MYC驅(qū)動的體內(nèi)致癌作用產(chǎn)生顯著影響。為了研究miR-138在體內(nèi)的生長抑制作用，研究人員構(gòu)建了LAP-tTA X tet-o-MYC轉(zhuǎn)基因小鼠，每周對其進行miR-138靜脈注射。結(jié)果發(fā)現(xiàn)注射miR-138 mimics有效降低了MYC轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)水平，并顯著阻礙了MYC驅(qū)動的小鼠模型的腫瘤生長。

Fig3. MiR-138在體內(nèi)抑制MYC驅(qū)動的致癌作用

總之，這些結(jié)果突出了先前未被表征的癌癥中MYC 3’UTR的縮短，并將miR-138鑒定為異質(zhì)MYC轉(zhuǎn)錄本群體的有效調(diào)節(jié)因子。這些數(shù)據(jù)可能為治療MYC驅(qū)動的癌癥開辟新途徑。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41388-021-02084-x