Dicer1的单核苷酸多态性与肿瘤.docx

方向 蛋白质 生物信息学论文题目 Dicer1的单核苷酸多态性与肿瘤作者姓名学号班级名称学院、专业 二一三年一二月 Dicer1的单核苷酸多态性与肿瘤【摘 要】 Dicer是microRNAs 生成的关键酶 ，其单核苷酸多态性三个不同的位点: rs74899136（IVS10-43 GA）、rs2297730（IVS12-91 AG）和 rs147668333（IVS18+60TC）。不同位点与不同肿瘤(包括乳腺癌、肺母细胞瘤、卵巢癌、口腔癌、食管癌、骨髓增生异常综合征等)的发生、发展、分化程度有密切的关系，在多种恶性肿瘤可以发现Dicer1的低表达。【关键词】 Dicer1；SNP；肿瘤 Dicer最初是在果蝇中发现的,真菌、线虫、植物、哺乳动物以及人中均存在其同源序列,最初被认为是为了抵抗病毒的入侵进化而来。人类 Dicer1 基因于 2000 年被克隆， 定位于14q32.13，Dicer 蛋 白 是 RNAase 家 族 成 员 ， 是miRNA 生成关键酶，在细胞质中将 pre-miRNA 剪切成成熟 miRNA1。近年来有关Dicer与肿瘤关系的研究不断地加深，尤其是在多种恶性肿瘤中，对于Dicer与肿瘤的相关性、导致肿瘤的发病机制，不少文献有了新的报到，报到发现Dicer1单核苷酸多态性(SNP:人群中正常个体间的由单个核苷酸变异所引起的基因组DNA序列多态性，被作为第三代DNA标记)与肿瘤的发生密切相关,现总结如下: 在GenBank 数据库 （/）查取Dicer1 基因组序列（NC_000014.8），Dicer1有5828 bp，主要参与miRNA的成熟。其单核苷酸多态性的位点有3个，分别是：rs74899136 760bp （IVS10-43 GA）、rs2297730 585bp（IVS12-91 AG）和 rs147668333 589 bp（IVS18+60TC）2。1一级结构Dicer蛋白属于RNase家族成员,具有保守的解旋酶DexH/DEAH结构域(domain)、两个RNase基序(motif)、dsRNA结合结构域以及PAZ(pinwheel argonauzwille)结构域。DEAD /H helicase为DEXH/DEAH家族中的一员,大约1500个氨基酸残基构成DEAD /H helicase与PAZ区域使Dicer酶沿着dsRNA移动或者使dsRNA解链以利于Dicer酶的切割DUF283大约100个氨基酸组成的保守区域未知PAZ由130个氨基酸组成的高度保守区,形成一个螺旋结构,在螺旋N端11个氨基酸处有一个保守的脯氨酸;存在一个寡核苷酸/寡糖结合区(OB)能特异性地识别3端有2个碱基突出的dsRNA,与dsRBD一起协助RNase剪切dsRNARNaseRNase二聚体包含2个催化中心,每个催化中心包含2个氨基酸残基簇可切割dsRNA的磷酸二酯键, RNasea和RNaseb分别产生siRNA的5和3端dsRBD由折叠结构组成,第一个螺旋与识别、结合dsRNA密切相关识别并结合dsRNA,其缺失会降低Dicer酶的活性3。2晶体结构 Macrae等4利用X线晶体衍射法,在33 (1 =110-10m)的分辨率下,确定了贾第虫属Dicer的晶体结构结构展示的是一个伸展的分子,其正面观似斧头形,RNase区构成斧刃,PAZ区形成手柄根部。PAZ区通过一个长螺旋直接与RNase区连接,这一长螺旋贯穿了该分子的整个手柄。此“连接”螺旋由该蛋白的N端残基所环绕,从而形成一个由3个螺旋和一个反向平行的片层组成的平板区域。一个大的螺旋区域桥接两个RNase区形成斧背。Dicer的侧面观为一个连续的平板平面,贯穿于该分子的整个平面。Dicer的两个RNase区在斧刃结构中彼此相邻,并形成一个内源性异二聚体。PAZ区是在Dicer及Argonaute蛋白家族中同时存在的一种RNA结合元件。Dicer的PAZ区有一个大的延伸环,此环在Dicer序列中保守,而不存在于Argonaute中。这个Dicer特有的环在很大程度上能够改变静电位和与Argonaute的PAZ区相关的3悬突结合袋的分子表面环境。在这一特定环上存在大量氨基酸残基,能够促进对RNA的识别,并且能够使蛋白家族中的其他复合物与之解离。3功能 3.1特异性核糖核酸酶Dicer参与了RNAi的全过程5。Dicer与dsRNA结合,形成酶-dsRNA复合体,在ATP作用下,Dicer先将dsRNA解旋,接着将其切割为5端为磷酸基、3端为羟基,且有2个突出的单核苷酸的2123核苷酸(由于Dicer差异,片段大小略有差别)小片段。3.2 DCR-1对miRNA介导的转录后基因沉默发挥着重要作用。DCR-1蛋白对siRNA依赖的RNAi过程下游有重要作用。通过分析DCR-1基因突变体中的miRNA水平发现,DCR-1对形成miRNA产物是必须的,其PAZ结构域的作用可能是促使DCR-1与miRNA前体分子结合。故DCR-1对miRNA介导的转录后基因沉默是必不可少的6 。3.3 Dicer是动物正常发育的关键基因。Yang等7发现,缺乏Dicer的小鼠胚胎在妊娠12.514.5天发生发育迟缓甚至死亡,证实Dicer对于正常发育是必须的。Dicer酶的缺失将导致发育弛缓、对噻苯咪唑的敏感性增加以及细胞分裂后期的落后染色体(lagging chromosomes)现象 8。3.5 对血管、细胞生成也是必不可少的。Dicer通过对miRNA的加工调整细胞中关键性的血管调节因子,进而在小鼠胚胎血管的发生中起重要作用9。Harris等10研究发现Dicer在不依赖细胞寿命的肺脏上皮形态形成调节中发挥特定的作用。鼠类胚胎血管的生成以及肺上皮细胞的形态生成也需Dicer酶11 。3.6 其他 Dicer相关基因与DNA程序性重排有关12 。此外,有研究13显示,Dicer缺失使miRNA形成受阻,并导致由长dsRNA介导的基因沉默缺失、胚胎干细胞增殖受阻及哺乳动物着丝粒转录障碍。 4 与肿瘤相关研究 Dicer1 是一种特殊的抑癌基因， 当单等位基因功能缺失后， 另一正常的等位基因功能就不足于维持细胞的正常生理功能，从而导致肿瘤发生，这种类型的抑癌基因被称为单倍体不足抑癌基因。Dicer1基因的低表达能促进大部分肿瘤的进展，相关肿瘤更常表现为恶性程度增高和预后差的特点14。2009 年，Hill 等15首次证实 Dicer1 是家族性肺胸膜母 细 胞 瘤 的 易 感 基 因 。Dicer 基因直接调控肺泡上皮细胞的发育、分化和转化功能有关，它的突变或缺失引起miRNA 量的减少，miRNA 序列数量不同直接与肺腺癌发生发展、细胞分化程度有关16。Dicer 蛋白的表达异常与肿瘤的进展以及浸润性行为有关。有研究表明Dicer 蛋白高表达与肿瘤临床分期、淋巴结转移正相关。Dicer 在OSCC 以及白斑中表达增高，Dicer 蛋白表达上调与OSCC 的肿瘤临床分期以及淋巴转移相关，推测Dicer蛋白表达异常可能参与 OSCC 的发生发展Dicer 蛋白的表达异常与肿瘤的进展以及浸润性行为有关 17。rs3742330，可能与基因功能有关，有研究发现该多态性位点与口腔癌前病变易感性有关18 。在卵母细胞成熟、早期胚胎发育、胚胎干细胞分化、性激素分泌等过程中，Dicer基因发挥了重要的作用19-20。当敲除Dicer时，会导致早期胚胎死亡，胚胎干细胞增殖分化停滞并伴有功能缺陷，以及女性生殖系统结构和功能异常21 。Dicer的高表达水平可能与基质细胞生长与增殖减缓的调控、以及促进子宫内膜细胞凋亡的生理过程相关. Dicer基因在早孕小鼠子宫内膜组织中的表达存在时间与空间差异，这种规律性表达所调控的细胞生长、增殖和分化可能是胚胎正常着床的分子机制之一22。Dicer与胃癌分化程度相关，提示 Dicer 表达越低，对RISC 调节基因表达引起癌基因表达上调或使抑癌基因表达下降的影响越显著，因而促进胃癌发展与演化。 胃癌组织和胃癌细胞中Dicer 的表达降低，并且 Dicer的表达与胃癌的分化程度相关23。Dicer1在卵巢癌患者中低表达与高的临床分期相关，miR-107特异结合Dicer1-3-UTU区域调控基因表达，上调水平后miR-107蛋白水平检测Dicer1显著下调在卵巢癌的发生发展中发挥着重要的作用，尤其是在卵巢癌细胞侵袭转移方面24。NKX3 1 可上调前列腺癌 PC3 细胞中 Dicer1 的表达，促进 microRNA 的成熟及作用25。Dicer蛋白SNP位点不同，和肿瘤发生的机制、部位和恶性程度也不同。rs3742330 A/G 和 G/G基因型增加口腔癌癌前病变的发生风险26,rs1057035T/G 基因型降低头颈部肿瘤的发生风险27，rs2297730 与 BRCA1/BRCA2 阴性家族性乳腺癌的发生相关， 可增加这部分人群的乳腺癌发生风险28。Dicer1 rs3742330多态性位点可能与食管癌淋巴结转移有关，在临床上可以指导我们在食管癌手术前即可更加准确的预测及判断患者可能的淋巴结转移情况，对食管癌手术方法的选择有一定指导意义29。Raaijm akers等30建立了成骨前体细胞功能异常的模型，即在成骨前体细胞中选择性敲除Dicer1 基因，因而导致成骨性的分化受损，使得骨髓微环境的完整性受损，结果发现造血细胞内有类似 M DS 的遗传学变化，当把这些类似 M DS 的造血细胞移植到具有正常骨髓微环境的小鼠体内，它们又可以恢复正常。Dicer1 基因通过微环境导致了 M DS 的发生31。5 展望 通过以上的研究，表明Dicer的表达异常在肿瘤的发生、发展及分化方面起着关键性的作用，随着生物信息学、蛋白质组学、基因组学的发展，利用最新的研究成果和技术手段对Dicer开展更深层次的研究，为探讨肿瘤发生机制、基因靶向治疗、药物筛选等方面提供更多的理论支持，为治愈疾病奠定基础。参考文献：1 Macrae IJ，Zhou K，Li F，et al. Structural basis for double-stranded RNA processing by Dicer J. Science，2006，311(5758): 195-198.2 Hill DA，Ivanovich J，Priest JR，et al. Dicer1 mutations infamilial pleuropulmonary blastoma J. Science，2009，325(5943): 9653 胡妙凤、尚世强.Dicer酶及其在RNA干扰中的作用.J.医学分 子生物学杂志.2006,3（6）：468-4714 Macrae IJ, Zhou K, Li F, et alStructural basis for double-strandedRNA processing by DicerScience, 2006, 311(5758): 1955 Bernstein E, Caudy AA, Hammond SM, et alRole for a bidentateribonuclease in the initiation step of RNAinterferenceNature, 2001,409(6818): 3636王颖、刘力.Dicer蛋白在RNA干涉中的作用研究进展.J。基础医学与临床，25（5）：398-4017 Yang WJ, Yang DD, Na S, et alDicer is required for embryonic an-giogenesis during mouse developmentJ Biol Chem, 2005, 280(10):93308 VAISHALIH, TAPAS S, KARENU. The fragileX syndrome re-peats form RNA hairpins that do not activate the interferon-induc-ible protein kinase, PKR, butare cutbyDicerJ. 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