超過(guò)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(diǎn)。由此一來(lái)，可變3’UTRs包含不同的miRNA反應(yīng)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(xì)胞中，通過(guò)可變多聚腺苷酸化（APA）廣泛縮短3’UTRs已被證明可在沒(méi)有遺傳改變的情況下通過(guò)控制癌基因的表達(dá)來(lái)促進(jìn)腫瘤發(fā)生，部分原因是使它們能夠逃避miRNA介導(dǎo)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(biāo)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(biāo)相互作用可能會(huì)在癌細(xì)胞中丟失，并強(qiáng)調(diào)需要更好地了解已經(jīng)建立3’UTR縮短的癌癥驅(qū)動(dòng)基因是如何在癌細(xì)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(guò)一半的癌癥中過(guò)表達(dá)。有趣的是，盡管MYC在70%的結(jié)直腸癌（CRC）患者中過(guò)表達(dá)5~400倍，在44%的肝細(xì)胞癌（HCC）患者中過(guò)表達(dá)4~6倍，但MYC的基因擴(kuò)增僅分別在10% CRC患者和4% HCC患者中檢測(cè)到。對(duì)于觀察到的MYC過(guò)表達(dá)并不總是伴隨著潛在的基因畸變，表明了轉(zhuǎn)錄后機(jī)制可能在調(diào)節(jié)這些癌癥的MYC表達(dá)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(wú)3’UTR的表現(xiàn)出更低的MYC蛋白表達(dá)，證明了3’UTR在調(diào)節(jié)MYC表達(dá)中的重要性。多項(xiàng)研究已經(jīng)確定了與MYC 3’UTR結(jié)合并調(diào)節(jié)MYC表達(dá)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(dá)。然而，它們作為MYC驅(qū)動(dòng)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(bào)道了癌癥中MYC 3’UTR的縮短，并鑒定了一個(gè)靶向MYC編碼區(qū)的miRNA miR-138，其通過(guò)與MYC CDS結(jié)合來(lái)抑制MYC表達(dá)并抑制CRC和HCC細(xì)胞系的腫瘤生長(zhǎng)。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(dòng)的癌癥開(kāi)辟了新的途徑。

首先，研究人員使用3′ RACE檢查了來(lái)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(bǔ)的計(jì)算和生化方法來(lái)鑒定靶向MYC編碼區(qū)的miRNAs，因?yàn)檫@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(chēng)miR-138）、miR-139-3p、miR-503-5p和miR-744-5p（俗稱(chēng)miR-744）為潛在的MYC CDS靶向的miRNAs。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)miR-138可顯著降低MYC蛋白和轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)水平，抑制miR-138則顯著提高了MYC蛋白表達(dá)，而抑制其他miRNAs對(duì)MYC無(wú)影響。因此，本研究專(zhuān)注于miR-138進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

Fig1. 鑒定潛在的MYC CDS靶向的miRNAs

隨后，研究人員預(yù)測(cè)了miR-138在MYC CDS上有三個(gè)MREs（MRE A、MRE B和MRE C），并通過(guò)熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)MRE A（而非MRE C）對(duì)于miR-138調(diào)控MYC至關(guān)重要。接下來(lái)，研究人員探討了miR-138對(duì)MYC靶基因表達(dá)以及對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-138與MYC CDS結(jié)合，抑制MYC表達(dá)并抑制CRC和HCC細(xì)胞系的腫瘤生長(zhǎng)。

Fig2. MiR-138下調(diào)MYC的表達(dá)并抑制肝癌生長(zhǎng)

miR-138在癌細(xì)胞系中對(duì)MYC表達(dá)的有效抑制作用使研究人員猜想它也可能對(duì)MYC驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)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(duì)其進(jìn)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(dòng)的小鼠模型的腫瘤生長(zhǎng)。

Fig3. MiR-138在體內(nèi)抑制MYC驅(qū)動(dòng)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(dòng)的癌癥開(kāi)辟新途徑。

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