人异质性胞核核糖核蛋白A1（hnRNP A1）为hnRNP家族重要成员之一，hnRNP A1的功能与RNA转录、mRNA翻译、外显子的剪接、剪接位点的选择、pre-RNA的成熟与降解、细胞的增生及转化等密切相关，hnRNP A1在各种类型消化系统肿瘤中过表达与患者极差预后相关并可作为早期肿瘤生物标志物。文章综述了hnRNP A1的最新研究进展，描述了其细胞和基因表达及在人类肿瘤发生、发展中的作用。hnRNP A1很可能成为肿瘤预后的一个重要辅助判断指标和治疗的潜在靶点。
版权归中华医学会所有。
未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明，本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
许多致癌基因和肿瘤抑制物在癌细胞中被差异剪接，剪接因子是癌症发展过程中的重要参与者。然而，关于选择性剪接调节剂在肿瘤发生和进展中的作用机制尚不清楚。人异质性胞核核糖核蛋白A1（hnRNP A1）是目前研究相对较多的剪接因子。现对hnRNP A1的最新研究进展进行综述，并描述其细胞和基因表达及在人类肿瘤发生、发展中的作用。
hnRNP家族与多种肿瘤疾病关系密切，hnRNP对细胞基因表达，细胞分化调节和对生理刺激的响应具有组合作用[1]。hnRNP超家族中已发现有多种蛋白，依次命名为hnRNP A~hnRNP U，相对分子质量为34×103~120×103，结构具有相似性，主要包含了2个位于氨基端的结合区和位于羧基端的1个富含甘氨酸的结构区域。RNA识别基序（RRM）是hnRNP中最常见的RNA结合结构域；除了RBD，hnRNP还含有辅助结构域。hnRNP A1是一种RNA、DNA绑定蛋白，相对分子质量小，仅为34×103，具有特殊的类似核定位系统的两个N'端RNA绑定域，可进行序列特异性/非特异性单链核酸绑定，自由穿梭于胞核胞质之间。hnRNP A1基因位于第12号染色体长臂1区3带1亚带，编码371个氨基酸，其分布极为广泛，在人体肺、脑、肝、肾等组织中均有分布。hnRNP A1的选择性剪接的调节在整个人类转录组中也是普遍的，并利用许多机制与其他几种剪接因子相协同[2]。hnRNP A1富含Gly的124个氨基酸C末端结构域已被证明具有RNA和蛋白质结合特性，并以紧密间隔的Arg-Gly-Gly三肽重复序列簇和散布的芳香族（Phe，Tyr）残基为特征的基序命名为RGG盒，可赋予RNA结合功能。hnRNP A1的功能与RNA转录、mRNA翻译、外显子的剪接、剪接位点的选择、pre-RNA的成熟与降解、细胞的增生及转化等密切相关[3]。
细胞凋亡抑制有助于维持细胞存活。有研究在增殖细胞中发现hnRNP A1可以结合不稳定CDKN2A-p16INK mRNA，而在衰老期间，UCA1隔离hnRNP A1并因此稳定CDKN2A-p16INK[4]；Wang等[5]确定了hnRNP A1可作为烟酰胺腺苷二肽依赖性脱乙酰酶（SIRT1）转录后的调节子促进细胞转化和肿瘤发生以及细胞衰老和衰老相关分泌型表型（SASP）调节器。hnRNP A1通过Drp1的转录调控线粒体动力学，hnRNP A1在其3'UTR区域与Drp1mRNA直接相互作用，通过增加Drp1表达促进线粒体片段化，从而促进细胞凋亡[3]。
端粒酶的活性异常增高对于肿瘤的发生有重要意义。hnRNP A1与RNA端粒酶结合，使端粒酶被招募到端粒末端，促进端粒延长[6]，增强其稳定性，促进细胞增殖和抑制细胞凋亡。从hnRNP A1/A2水平的减少促使癌细胞迅速死亡的现象中可以推测出，hnRNP A1/A2在端粒帽因子起作用。hnRNP A1对端粒酶催化没有显著作用，而是通过体内TERRA（端粒酶重复RNA）介导的端粒酶抑制发挥作用，当TERRA过表达时，hnRNP A1成为端粒延伸的抑制剂结合端粒DNA底物[6]。hnRNP A1的DNA依赖性蛋白激酶催化亚基（DNA-PKcs）激酶活性和siRNA耗尽的抑制导致TERRA在端粒上累积；hnRNP A1的磷酸化有助于从端粒去除TERRA而影响TERRA在端粒的细胞周期依赖性分布[7]。hnRNP A1在G2/M期间被DNA-PKcs磷酸化是新复制的端粒和终止及预防畸变的关键，并且DNA-PK依赖hnRNP A1磷酸化促进端粒单链3'端的RPA-POT1开关，在缺乏hnRNP A1或DNA-PKcs依赖性hnRNP A1磷酸化的细胞中，复制蛋白A（RPA）到端粒保护1（POT1）转换开关的损伤在有丝分裂期间的端粒上导致DNA损伤反应[8]，促进肿瘤发生。
hnRNP A1/A2在慢分裂细胞中低水平表达，而在增殖性细胞和癌细胞中的表达上调，提示这些蛋白在细胞生长中有潜在作用。细胞周期中hnRNP A1/A2表达的显著性波动进一步提示这些蛋白质在细胞周期的特定阶段是特异和必要的。最新研究证实口腔鳞状细胞癌（OSCC）细胞利用hnRNP A1调节细胞周期和增殖[9]，敲除hnRNP A1可使G2/M细胞周期停滞。此外，hnRNP A1还控制CDK2外显子5的选择性剪接。染色质免疫沉淀显示hnRNP A1在体内与GC元件（HRAS-1和HRAS-2）相关，而EMSA证明hnRNP A1与FRET紧密结合，并且CD显示hnRNP A1在结合时解折叠iM结构，当癌细胞中hnRNP A1通过特异性shRNA敲除时，HRAS转录物水平降至对照的（44±5）%[10]，hnRNP A1还在增强核因子jBα降解的抑制性亚基的降解中起重要作用，导致核因子jBα的活化[11]，从而使某些致癌基因激活促进细胞增殖。其他研究发现MYCN控制高风险转移性成神经细胞瘤中的替代性RNA剪接程序，敲低PTBP1、hnRNP A1及其下游靶标PKM2，抑制NBL细胞的生长[12]。
hnRNP A1与pre-mRNA结合并协助其从胞核运至胞质，进而加工成熟mRNA，并与其他蛋白共同调节mRNA的选择性剪接。S6K2绑定和磷酸化hnRNP A1新Ser4/6位点，增加其与BCL-XL和XIAP mRNAs的关联，以促进其出核[13]。在细胞质中，磷酸S4/6-hnRNP A1从pre-mRNA解离，抑制IRES介导的翻译。hnRNP A1与14-3-3的磷酸化依赖性关联相关，通过hnRNP A1对K183的类泛素化修饰后使其重新导入核内[13]。在癌细胞核中，TβRI与富含嘌呤的RNA序列以协同方式与RNA结合因子hnRNP A1相关[14]。hnRNP A1在mRNA代谢中作为致癌物质（LIN28）相互作用扮演多个角色，协助LIN28调节激活癌细胞亚型表型的剪接和基因表达程序[15]。hnRNP A1亦参与微RNA（miRNA）的形成[16]，可与d（GGCAG）n中微卫星DNA Pc-1重复绑定，破坏其G四聚物，促进下游基因扩增。Tietje等[17]发现在人脑脊液中的外来体中存在hnRNP A2/B1-miRNA复合物，类似地，Villarroya-Beltri等[18]发现hnRNP A1能够结合外来体miRNA；然而，迄今尚未鉴定出结合基序。Geissler等[19]研究表明hnRNP A1和hnRNP A2/B1可介导特异性mRNA降解途径，而基序的远端部分在基因调节中可以通过替代处理来调节，使3'UTR更短，并与基本剪接因子U2AF形成三元复合物，且帮助剪接机器区分隐蔽和功能3'剪接位点[20]。
CD44的可变剪接和hnRNP A1表达与癌细胞转移相关，hnRNP A1敲低对癌细胞中CD44的剪接有特异性影响[21]。在酸性、缺氧和血清分离条件下的肿瘤细胞系中发现hnRNP A1转录物水平上调与肿瘤细胞迁移相关[22]。最新研究显示，hnRNP A1参与褪黑素下调，褪黑素通过抑制hnRNP A1下调miR-24可以抑制细胞增殖和迁移[23]。Ron酪氨酸激酶受体的组成型活性同工型（ΔRon）与肿瘤EMT的活化有密切关联，hnRNP A1能够拮抗SRSF1的结合抑制ΔRon的产生，hnRNP A1激活反向程序，即在最终转移位点间充质至发生上皮转化，此外，hnRNP A1通过调节hnRNP A2/B1的表达水平影响Ron剪接，这类似于SRSF1促进ΔRon的产生[24]。进一步研究证明hnRNP A1介导酪氨酸激酶受体Ron/MTS1R的mRNA翻译增加促进了肿瘤扩散，并且增加体外细胞迁移的功能，hnRNP A1直接结合Ron mRNA的5'非翻译区，并通过G-四链体RNA二级结构激活其翻译[25]。故认为hnRNP A1的这些性质可促进RNA靶向治疗的开展[26]。
诱导内质网（ER）应力可触发hnRNP A1的细胞溶质重新定位，并导致结合到固醇调节元件结合蛋白1（SREBP-1a）5'-UTR的hnRNP A1的增加，表明ER应激介导的hnRNP A1亚细胞再分布参与代谢紊乱的发生[27]。丙酮酸激酶（PKM）是糖酵解途径的关键限速酶之一，其有两个异构体PKM1和PKM2。PKM1在成体组织如肌肉和脑中有大量表达，PKM2在有高核酸合成率的细胞中大量表达，并在有氧糖酵解中发挥关键作用[28]。肿瘤细胞中PKM1减少而PKM2出现并增加，若用PKM1替换PKM2可显著降低肿瘤细胞中乳酸的产生和减小肿瘤的体积，而PKM2的重新表达则明显促进肿瘤增殖。研究发现hnRNP A1/A2与PKM的外显子9侧翼的内含子序列相结合，从而调控了PKM基因的选择性剪接；进一步研究证明，癌蛋白c-myc通过上调hnRNP A1/A2表达水平而维持PKM2/PKM1的高比例，通过抑制hnRNP A1/A2调控PKM基因的剪接方式，可下调PKM2/PKM1比例抑制肿瘤细胞的有氧糖酵解代谢过程[29]，敲低hnRNP A1及其下游靶标PKM2，可抑制癌细胞的生长[12]。Luan等[30]研究发现PKM2通过let-7a/c-myc/hnRNP A1反馈环的机制促进葡萄糖代谢和癌细胞生长。
目前，已有报道hnRNP A1参与调控多种肿瘤的发生和发展，一旦hnRNP A1表达量或正常生理功能发生改变，整个机体将会受到影响。hnRNP A1在各种类型肿瘤中过表达并可作为早期肿瘤生物标志物，也与患者的极差预后相关[25,31,32]。Liu等[33]认为hnRNP A1是多数肿瘤发生的主要参与者，并且与不同类型的癌症和转移相关。
hnRNP A1的表达上调与结直肠癌的高恶性度、肿瘤复发以及预后差异显著相关。Konishi等[34]在结直肠癌细胞系SW620中鉴定了与hnRNP A1相互作用的miRNA，表明miR-26a和miR-584可以抑制hnRNP A1-CDK6 mRNA的结合并诱导结肠直肠癌细胞凋亡。hnRNP A1的自噬抑制显示miR-18a和hnRNP A1形成通过自噬溶酶体途径降解的复合物介导hnRNP A1降解，抑制其致癌功能，从而抑制结肠癌进展[35]。同时，Sun等[29]认为在结直肠癌细胞中以hnRNP A1/A2为靶基因的miRNA（miR-124、miR-137、miR-340）通过抑制hnRNP A1和hnRNP A2调控PKM基因的剪接方式，下调的PKM2/PKM1比例，抑制肿瘤细胞的有氧糖酵解代谢过程，从而抑制肿瘤细胞的增殖。
最新研究表明，长非编码RNA结肠癌相关的转录物-1（CCAT1）/miR-490轴调节胃癌细胞迁移通过靶向hnRNP A1起作用[36]，CCAT1是高度保守的长非编码RNA，CCAT1可调节胃癌细胞中的miR-490，同时miR-490也可以抑制CCAT1的表达。胃癌中CCAT1表达显著上调，且miR-490表达下调。在胃癌组织中观察到miR-490和CCAT1表达之间的负相关。miR-490的转录后CCAT1沉默显著抑制GC细胞迁移。miR-490直接结合hnRNP A1 mRNA 3'-UTR以抑制其翻译。抑制miR-490有助于CCAT1 siRNA介导的抑制细胞迁移。hnRNP A1的表达在胃癌标本中显著上调，miR-490与hnRNP A1表达呈负相关，且hnRNP A1表达水平与CCAT1水平呈正相关。
在肝癌细胞中发现hnRNP A1可以通过激活EGFR-MAPK-ERK通路影响胰岛素受体（IR）的剪接形式，或者激活Ras-MAPK-ERK通路调控，增加功能性A-Raf基因的剪接体形式来刺激肿瘤增殖的作用。进一步研究发现hnRNP A1/A2过表达可诱导永生化肝细胞的恶性转化，抑制肝癌细胞的凋亡，而抑制hnRNP A1/A2表达则可降低肝癌细胞的体外生长和体内致瘤能力，提示其是肝癌肿瘤细胞生长发育所必需的[37]。hnRNP A1高表达后通过调节CD44v6的水平来促进肝癌侵袭，hnRNP A1高表达可作为HCC患者的预后不良指标[32]，但hnRNP A1在肝癌中的上游调控基因还未明确，下游调控基因是否还有其他通路仍有待进一步研究。
通过EMSA、FRET和CD实验研究了hnRNP A1（及其衍生物UP1）和KRAS的G-四链体之间的相互作用，hnRNP A1/UP1能够展开KRAS的G-四联体，并促进四链体到双链体转化。胰腺癌侵袭研究结果显示，KRAS通过E2F1介导的转录激活调节整联蛋白连接激酶（ILK）的表达，其通过hnRNP A1介导的KRAS启动子上的G-四链体的去稳定化来控制KRAS基因表达[38]。人胰腺导管腺癌（PDAC）肿瘤与mRNA翻译失调相关，hnRNP A1是靶向MAPK相互作用蛋白激酶（MNK）效应物，其可以作为翻译抑制因子，增加ZEB1蛋白，而不提高ZEB1 mRNA水平[39]。但鲜见有关hnRNP A1与胰腺癌的相关临床报道。
hnRNP A1在消化系统其他肿瘤如食管癌、胆囊癌、胆管癌中的作用鲜见报道，hnRNP A1参与肿瘤复发迁移、侵袭的详细机制还有待进一步研究。相信随着hnRNP A1所调控目的基因多样性的不断增加以及对靶基因剪接调控分子机制认识的不断深入，hnRNP A1在消化系统肿瘤的早期诊断、基因治疗及其预后判断方面将有更广泛的应用前景。
无
