肺癌是最常見的癌癥類型，非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）占所有肺癌病例的85%。盡管近年來在診斷和治療方法上取得了長足的進(jìn)步，但NSCLC患者的5年總體生存率仍不能令人滿意。雖然大量研究表明，多種癌基因和抑癌基因參與了NSCLC的發(fā)病機(jī)制，但NSCLC致癌的分子基礎(chǔ)仍未完全闡明。因此，仍有必要探索NSCLC中未知的分子機(jī)制，以鑒定新的診斷和治療靶點(diǎn)。
tRNA衍生片段（tRFs）是一類新型小非編碼RNAs（sncRNAs），由成熟或前體轉(zhuǎn)移RNAs（tRNAs）的特異性切割產(chǎn)生。根據(jù)其長度、切割位置以及與tRNAs匹配的序列，tRFs大致分為五種亞型：tRF-5、tRF-3、tRF-2、tRF-1和tRNA半分子（tRNA halves, tiRNA）。tRF-5是由D環(huán)的5’端切割產(chǎn)生的；tRF-3來源于TψC環(huán)的3’端，包含CCA修飾；tRF-2僅由反密碼子莖和環(huán)tRNA組成；tRF-1從前體tRNA的3’末端開始產(chǎn)生，其特征是在3’末端攜帶poly-U殘基；tiRNA是由成熟tRNA的反密碼子環(huán)特異性切割產(chǎn)生的。tRFs最初被視為下一代測序（RNA-seq）數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)的tRNA的非功能性降解產(chǎn)物。然而，與成熟tRNAs的特定結(jié)構(gòu)域匹配的reads重復(fù)出現(xiàn)表明這些sncRNAs可能是有功能的。事實(shí)上，新的證據(jù)表明tRFs參與了各種分子過程，例如基因沉默、RNA加工、蛋白質(zhì)生物合成和致癌轉(zhuǎn)化。一些tRFs也與某些類型癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲有關(guān)。然而，tRFs是否以及如何參與NSCLC的腫瘤發(fā)生在很大程度上仍然未知。
近日，Journal of Hematology & Oncology（IF17.388）期刊在線發(fā)表了一篇題為A novel tRNA-derived fragment AS-tDR-007333 promotes the malignancy of NSCLC via the HSPB1/MED29 and ELK4/MED29 axes的研究論文。報道了一種在NSCLC中上調(diào)的新型tRF AS-tDR-007333，且其上調(diào)與NSCLC的發(fā)展和進(jìn)展有關(guān)。揭示了AS-tDR-007333通過雙重HSPB1-和ELK4-MED29調(diào)節(jié)機(jī)制促進(jìn)NSCLC腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制，暗示AS-tDR-007333可能作為NSCLC的潛在治療靶點(diǎn)。
首先，為了鑒定和表征NSCLC中差異表達(dá)的循環(huán)tRFs，研究人員比較了9對來自NSCLC患者術(shù)前和術(shù)后血漿樣本之間的tRF表達(dá)譜。tRF和tiRNA測序顯示tRF表達(dá)譜在術(shù)前和術(shù)后血漿樣本之間存在顯著差異。循環(huán)tRFs的長度范圍為15~50個核苷酸（nt），其中53.97%和30.11%的tRFs分別在20~23nt和31~33nt之間。值得注意的是，術(shù)后血漿中大多數(shù)tRFs的表達(dá)水平顯著低于術(shù)前血漿樣品中的表達(dá)水平，表明血漿tRFs上調(diào)與NSCLC中腫瘤的存在有關(guān)。堆積圖表明，通過切割成具有相同序列的片段，可以從不同的tRNAs產(chǎn)生一種類型的tRF或tiRNA。餅圖分析顯示，大多數(shù)血漿tRFs來源于tRNAs的5’端。同樣，tiRNA系列更多地屬于tiRNA-5。
Fig1. NSCLC患者血漿tRFs表達(dá)譜特征
基于測序數(shù)據(jù)和qRT-PCR分析，研究人員發(fā)現(xiàn)AS-tDR-007333是一種未被表征的新型tRF，其在NSCLC組織、血漿和細(xì)胞中顯著上調(diào)，并可能在NSCLC的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。臨床上，AS-tDR-007333過表達(dá)可以將NSCLC患者與健康對照區(qū)分開來，并且與NSCLC患者的不良預(yù)后相關(guān)。
Fig2. tRF AS-tDR-007333在NSCLC中上調(diào)，并與NSCLC患者的不良預(yù)后相關(guān)
為了評估AS-tDR-007333在NSCLC中的生物學(xué)功能，研究人員在NSCLC細(xì)胞中進(jìn)行了功能獲得性和功能缺失性實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)AS-tDR-007333促進(jìn)了NSCLC細(xì)胞的增殖和遷移，而敲低AS-tDR-007333則會產(chǎn)生相反的效果。
Fig3. AS-tDR-007333促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的增殖和遷移能力
接下來，研究人員通過染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）、熒光素酶報告基因、RNA pulldown、質(zhì)譜分析、RNA免疫沉淀（RIP）、Western blot、免疫共沉淀（Co-IP）實(shí)驗(yàn)和挽救實(shí)驗(yàn)探索了tRF在NSCLC中的調(diào)節(jié)機(jī)制。結(jié)果表明，AS-tDR-007333通過兩種不同的機(jī)制激活MED29，從而促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的惡性。首先，AS-tDR-007333與HSPB1結(jié)合并相互作用，通過增強(qiáng)MED29啟動子中的H3K4me1和H3K27ac來激活MED29表達(dá)。其次，AS-tDR-007333刺激轉(zhuǎn)錄因子ELK4的表達(dá)，它與MED29啟動子結(jié)合并增加其轉(zhuǎn)錄。
Fig4. AS-tDR-007333通過HSPB1-MED29和ELK4-MED29軸促進(jìn)NSCLC腫瘤發(fā)生的作用機(jī)制
最后，鑒于AS-tDR-007333在NSCLC中充當(dāng)致癌tRF，研究人員假設(shè)抑制AS-tDR-007333可能對NSCLC具有治療作用。因此，為了評估AS-tDR-007333抑制劑在體內(nèi)的治療效果，研究人員合成了用于體內(nèi)研究的AS-tDR-007333靶向抑制劑。結(jié)果顯示，AS-tDR-007333抑制劑組的腫瘤體積顯著更小，平均腫瘤重量顯著更低。此外，AS-tDR-007333抑制劑組異種移植腫瘤組織中AS-tDR-007333、HSPB1、ELK4、MED29的表達(dá)水平被顯著抑制，MED29和Ki-67蛋白的表達(dá)水平也被抑制。表明AS-tDR-007333抑制劑在體內(nèi)可以通過抑制MED29的表達(dá)來抑制NSCLC腫瘤生長。
Fig5. 靶向AS-tDR-007333的抑制劑可減少體內(nèi)NSCLC腫瘤的生長
總之，本研究將AS-tDR-007333鑒定為NSCLC中的新型致癌tRF。揭示了AS-tDR-007333通過激活HSPB1和ELK4介導(dǎo)的表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄調(diào)控軸來靶向致癌MED29，從而促進(jìn)NSCLC細(xì)胞惡性的作用機(jī)制。并在體外和體內(nèi)證明了抑制AS-tDR-007333可抑制NSCLC細(xì)胞的增殖。本研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了tRF在NSCLC中的重要性，并表明AS-tDR-007333可以作為NSCLC的一種有前途的診斷/預(yù)后生物標(biāo)志物和新的治療靶點(diǎn)。
原文鏈接：
https://jhoonline.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13045-022-01270-y
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