RNA-Binding Proteins，RBP（RNA结合蛋白）在转录后调控中扮演着不可或缺的角色，它具有结构多样的RNA结合域，因此能够参与调控多种转录机制。RBP如何参与mRNA的调控，其异常调控又如何与癌症相关？

RBP参与调控mRNA可变剪接

肿瘤细胞中，可变剪接（Alternative Splicing ）的功能紊乱是一个常见的特点，其原因主要是RBP功能的改变。

核不均一核糖核蛋白（hnRNP），如HNRNPA1、A2，以及富含丝氨酸和精氨酸的蛋白（SR蛋白），能够参与调节RNA可变剪接位点的选择，是主要的剪接位点选择的调节子，可与剪接体核心蛋白结合形成复合物，影响剪接体对剪接位点的识别。在多种肿瘤中，hnRNP和SR蛋白的功能会产生紊乱，导致剪接作用异常，形成促进增殖或抑制凋亡的转录异构体。[1]

Quaking（QKI）是肺癌中最常见的下调剪接因子，且与不良预后相关，在正常细胞中，QKI通过与核心剪接因子SF1竞争来选择性的跳过NUMB mRNA 的12号外显子，产生不含12号外显子的NUMB异构体表达，负调控Notch信号通路并抑制增殖。[2]

另外一可变剪接调节子RBM10，在肺腺癌中下调。正常情况下，RBM10会促进NUMB mRNA的9号外显子跳读，形成的NUMB异构体也可以抑制Notch活性及增殖。[3]

RBP参与调控mRNA可变poly(A)

RBP还参与另一个真核生物pre-mRNA加工的重要过程，即pre-mRNA的3'端添加poly(A)尾的过程。这一过程涉及到核酸内切和长链poly(A)的添加，它对于核输出，成熟转录本的稳定和mRNA的有效翻译都是必须的。

mRNA结构及4种APA类型

poly A尾的长度是一个重要的生物学特点，在进化上依据其物种和基因功能而具有特定的长度。可变poly (A) 即alternative polyadenylation（APA），它与可变剪接相似，可以使一个基因编码多个转录本；可变剪接使得同一mRNA在编码区序列上产生差异，而APA使mRNA的3´非翻译区（3´-UTR）产生差异，改变3´-UTR的长度，调节mRNA的稳定性、亚细胞定位和翻译效率等。[4]

在癌症中经常可见pre-mRNA的3´端加工过程发生改变。3´-UTR是负调控因子主要的结合位点，肿瘤细胞表达大量的带有缩短的3´-UTR的mRNA异构体。3´-UTR缩短的现象主要是被剪切因子Im复合体（CFIm）所调控的，该复合体包括CFIm25和CFIm68蛋白。在胶质母细胞瘤中CFIm25的缺失可减少靶基因远端poly（A）位点的使用，使大量基因3′-UTR缩短、缺失miRNA结合抑制位点，促进与细胞增殖相关的基因（如细胞周期蛋白D1）表达量升高和肿瘤发生。[5] 

RBP也会调节癌症中转录本的多聚腺苷酸化。如胞质多聚腺苷酸结合蛋白（CPEB）家族成员CPEB4，它在胰腺癌中表达上调，且可以促进组织纤溶酶原激活物（TPA）mRNA的poly(A)尾延伸，导致mRNA的非正常翻译和过表达，促进肿瘤生长、侵袭和血管生成。[6]

在内皮瘤细胞中，CPEB1和CPEB2参与了VEGF的转录后调控。CPEB1调节CPEB4和VEGF mRNA的APA，产生3´-UTR缩短的、缺失翻译抑制元件的异构体。3´-UTR缩短的、缺失了抑制元件的CPEB4异构体的稳定性增强、蛋白表达激活，进而促进了VEGF mRNA的多聚腺苷酸化和翻译激活。[7]

RBP参与调控mRNA的稳定性

真核生物mRNA的稳定性受到多种因素影响，除了3’poly (A)尾之外，还有5’端的帽子结构（5’cap）可影响mRNA的稳定性。如果要降解mRNA，需要破坏3’poly(A)或5’cap结构中的一个，抑或是核酸内切酶将mRNA从中间切断。

位于一些基因3´-UTR区的富含A、U元件（AREs）是目前公认的能够在转录后水平调节mRNA稳定性的元素之一。在静息细胞中，含有ARE的转录本是不稳定的，可通过去腺苷酸化（poly(A)尾缩短）被靶向降解，去稳定的过程需要ARE结合蛋白（AUBPs）参与。致癌基因、生长因子及其受体、细胞周期相关基因和炎症介质一般都富含ARE。例如，HuR在多种癌症中是过表达的，它可以增强富含ARE的转录本的稳定性，如细胞周期调节子CCNA1，CCNB1，CCND1和CCNE1，因此促进了肿瘤细胞的增殖。[8] 

hnRNPD（也称为AU-rich element RNA-binding protein 1，AUF1），由4个家族蛋白P37(AUF1)，P40(AUF1)，P42(AUF1)和P45(AUF1)组成，它们是分子量不同的可变剪接异构体。通常情况下AUF1与mRNA的不稳定性相关，但是在某些情况下，AUF1也起到稳定mRNA的作用。过表达P37(AUF1)的转基因小鼠会由于多种肿瘤相关转录本（CCND1，FOS，MYC）的大量积累而引起肿瘤的自发形成。[9]  另一方面，AUF1也可以通过降低抗凋亡蛋白BCL2和炎症因子GM-CSF，IL-6，IL-10和TNFα的mRNA的稳定性来起到抗肿瘤的作用。[10] 

HuR和AUF1能够竞争性的结合含有ARE的mRNA，例如CCND1和P21，产生拮抗的作用，最终的效果则依赖于每种RBP的丰度、胁迫条件和亚细胞定位。[11] 

RBP参与调控mRNA的亚细胞定位

RBP在调节mRNA的细胞内定位中起到主要作用，RBP通过结合mRNA的3´-UTR区序列，引起多亚基复合物进行组装，然后将mRNA与细胞骨架分子马达相连，再将核糖核蛋白复合体（RNPs）运送到特定的位置。这种机制在建立和维持细胞极性上是非常关键的，而肿瘤细胞中该机制常常被改变。

胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白1（IGF2BP1或者IMP1），会促进ACTB（β-actin）转录本向极化细胞（如成纤维细胞、神经细胞）的肌动蛋白富集的区域转移。IMP1与细胞核中的ACTB转录本相互作用，使mRNA翻译沉默，但是并不会影响其稳定性。IMP1与ACTB的结合效率受到IMP1酪氨酸磷酸化的影响，待mRNA被运送到目的地后，IMP1发生396位酪氨酸磷酸化，释放mRNA，ACTB开始翻译，在细胞质外围积累β-actin，并建立细胞不对称性。

在许多原发肿瘤（如乳腺癌、结直肠癌、非小细胞肺癌）组织中可检测到IMP1的表达上调，然而在转移性细胞中IMP1则因为启动子的甲基化而发生下调。IMP1的表达下降干扰了一些粘附、运动相关蛋白（如a-actinin, b-actin, E-cadherin）的mRNA的正常转移和定位。因此，IMP1的沉默会导致黏着斑的不稳定性增加、最终导致细胞更容易发生转移和侵袭。[12] 

RBP参与调控mRNA的翻译

mRNA的翻译的过程很复杂，涉及到起始，延伸和终止三个步骤。大多数mRNA的翻译在起始步骤就受到调控，在该步骤中，RBP（包括5’cap结合复合物eIF4F、poly(A)结合蛋白PABP）对于诱导mRNA环化和翻译激活是必不可少的，在癌症中几乎所有癌基因信号通路都会发生变化，例如PI3K/AKT/mTOR、RAS/MAPK和Wnt/β-catenin，导致翻译的紊乱。

原癌基因的特异性的翻译受到结构和序列特异性的调节元件引导。研究最多的5´-UTR结构元件是内部核糖体进入位点（IRES），IRES反式作用因子（ITAFs）直接招募核糖体结合到IRES上并促进翻译。这种途径并不依赖于帽子结构，因此当帽子结构依赖的方式被抑制的时候，这种翻译方式就显得非常重要了。例如，LARP3可诱导IRES介导的XIAP（抗凋亡因子）和LAMB1（与EMT相关）mRNA的翻译，促进肿瘤细胞的生存和侵袭。[13]  

位于3´-UTR的结构基序（motif）协助翻译的特异性。DAB2和ILEI（编码EMT特异性蛋白）mRNA的3´-UTR区包含一个由TGF-β激活的茎环（BAT）元件，在缺乏TGF-β信号的情况下，BAT元件通过招募翻译延伸因子eEF1A1和hnRNPE1来阻断DAB2和ILEI的翻译延伸。而出现TGF-β信号时，hnRNPE1发生磷酸化并从BAT元件被释放，促进EMT过程。[14] 

位于5’和3’-UTR区的序列特异性元件可介导翻译的调控。例如，RNA结合蛋白PUM家族是基因表达的负调控因子，它结合在3´-UTR区起到负调控作用。他们可以跟多种miRNA互作来抑制转录因子E2F3的翻译，而E2F3能促进细胞增殖。在癌症中，原癌基因E2F3, JUN, 和NRAS表达3’UTR区截短的异构体，因而缺失PUM的结合元件，使得对这些原癌基因的负调控作用失效，导致细胞增殖能力大大增强。[15]

参考文献

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