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(胶质瘤治疗)miRNA与DNA修复系统

编辑:INC|发布时间:2021-11-09 16:32

  (胶质瘤治疗)miRNA与DNA修复系统,替莫唑胺作为一种小分子烷化剂,细胞毒作用主要依赖于其进入人体后转化形成的活性产物3-甲基-(三嗪-1-)咪唑-4-甲酰胺(MTIC)。MTIC可进一步使鸟嘌呤的O6位烷基化,造成其单链或双链断裂,阻断DNA复制。面对这类药物的细胞毒性作用,细胞内部存在多种DNA损伤修复系统来维持遗传的稳定,包括O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶(O6-methylguanine-DNA methyl transferase,MGMT)、DNA错配修复系统(mismatch repair,MMR)、核苷酸切除修复(nucleotide excision repair,NER)等。

(胶质瘤治疗)miRNA与DNA修复系统

  MGMT是修复烷化剂所致胶质瘤细胞DNA损伤最重要的调控分子。在与鸟嘌呤的O6位上的烷基化合物结合后,MGMT可将该烷基转移至第145号胱氨酸活性位上,还原DNA上烷基化的鸟嘌呤。基于此原理,MGMT可以阻止DNA交联的形成,降低化疗药物的细胞毒性作用。MGMT表达水平受启动子甲基化程度影响很大。既往研究表明,同样接受替莫唑胺治疗的胶质瘤患者中,MGMT启动子甲基化程度高的患者生存期明显延长。

  集中在MGMT启动子区域的胞嘧啶-鸟嘌呤双核苷酸片段(CpG岛)一般处于非甲基化状态,而CpG岛甲基化往往伴随基因的沉默。Tian等研究发现,在体外胶质瘤细胞系中上调miR-101表达可以显著提高MGMT启动子的甲基化程度,从而抑制MGMT表达,增强替莫唑胺对胶质瘤的杀伤作用。而在胶质母细胞瘤患者中也观察到miR-101的表达水平下降与较差的预后相关。

  染色质免疫共沉淀实验进一步证实miR-101的靶基因GSK3β介导下游c-Myc分子与MGMT启动子区域结合。Chen等发现miR-199-3p可以借助靶基因DNMT3负性调控MGMT启动子甲基化。除启动子甲基化外,MGMT在染色质水平的组蛋白修饰过程也发现有miRNA参与调控。miR-20b-3p同长链非编码RNAlnc-TALC构成竞争RNA机制(competing endogenous RNA,ceRNA),通过下游分子c-Met/Stat3/p300途径调控MGMT启动子区域组蛋白H3K9、H3K27和H3K36的乙酰化过程,而这类乙酰化过程的激活可促成MGMT基因的转录。

  除了间接接受miRNA的调控,MGMT本身也是多种miRNA的靶基因。与正常脑组织比较,胶质母细胞瘤中还存在一种3’UTR区域延长的MGMTmRNA变异体。该变异体的含量与MGMT表达水平呈显著负相关关系,原因在于mRNA的3’UTR区域被延长后更容易与miRNA结合,例如miR-181d,miR-767-3p以及miR-648,其中前两者均可诱导MGMTmRNA的降解,而miR-648则能够阻遏MGMTmRNA的翻译。

  除此之外,miR-221、miR-222、miR-370-3p、miR-198、miR-603与MGMT之间的靶向关系也均得到了实验验证,且多数与胶质瘤患者接受替莫唑胺治疗的预后相关。除MGMT以外,MMR系统也可以通过在DNA合成过程中纠正核苷酸的错误配对来修复DNA损伤。替莫唑胺诱导形成的O6-甲基鸟嘌呤在DNA复制过程中与胸腺嘧啶错误配对。

  正常情况下,MMR系统可以识别出错误配对的O6-甲基鸟嘌呤和胸腺嘧啶,并剪切新合成的子链,造成细胞周期阻滞和凋亡。若MMR系统无法正常工作,那么替莫唑胺相关的细胞毒性作用也将受到影响。例如胶质瘤中miR-29c的表达一旦受到抑制,MMR系统的关键成员Muts同源蛋白6的表达也会间接受到抑制,MMR系统工作效率降低,从而造成肿瘤对替莫唑胺的耐药。

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