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如何研究让肿瘤又爱又恨的“ncRNA”编码肽？

发布时间：2025-03-11 浏览量：[ 209 ]

随着翻译组技术的进步，人们越来越认识到部分“非编码RNA（ncRNA）”能够翻译成生物活性肽（虽然它们也编码，但为了方便只能继续称其为ncRNA了）。目前被发现具有编码潜能的ncRNA包括lncRNA、circRNA、pri-miRNA、rRNA、tRNA等。

ncRNA编码的肽/微蛋白质/蛋白具有其独特的功能，可调节多种疾病的发生发展与耐药性，尤其是在肿瘤中。ncRNA编码肽可以起抑制或促进肿瘤的作用，那我们该如何研究让肿瘤又爱又恨的ncRNA编码肽，然后又让其为我们所用？

图1 ncRNA编码肽在各种类型的人类原发性肿瘤中的异常表达。红色箭头：上调。绿色箭头：下调。^[1]

ncRNA翻译研究技术

翻译组测序

高通量测序分析核糖体结合的RNA，如分析核糖体结合RNA片段的Ribo-seq、分析不同核糖体数量结合RNA的Polysome-seq、分析核糖体结合全长RNA的RNC-seq、分析双/三核糖体结合RNA片段的Disome/Trisome-seq、分析特定细胞中核糖体结合RNA的TRAP-seq等。

生物信息学工具

基于转录物序列和结构特征评估ncRNA的编码能力，如CPC2、circBank、CPAT、sORFfinder、PhyloCSF等。检索经实验验证的ncRNA编码肽，如FuncPEP、ncEP等；条件特异性检索，如LncPEP 用于lncRNA编码肽，circRNADb用于circRNA编码肽，SPENCER用于癌症中的ncRNA编码肽。

多聚核糖体分析

如核糖体图谱分析（polysome profiling），经蔗糖密度梯度离心后，分级分析结合不同核糖体数量的RNA，或分析特定RNA结合核糖体状态。

质谱分析

制备特异性抗体，或构建标签融合蛋白后利用标签抗体富集目标肽，质谱分析定性、定量检测目标肽的实际存在。

更多翻译验证技术

仅有核糖体占有率不足以将转录本分类为编码或非编码，需要联合报告基因系统、基因编辑技术、特异性抗体验证等方法的组合，验证ncRNA编码肽的存在。

图2 预测和表征ncRNA编码肽的方法。^[1]

ncRNA编码肽在肿瘤中的功能

图3 ncRNA编码肽对癌细胞生物学行为的影响。[1]

调节增殖和转移

ncRNA编码肽可通过激活或抑制MAPK、PI3K/AKT/mTOR、Wnt/β-catenin、STAT、NF-κB、Hippo等信号通路，或调节代谢重编辑、糖酵解、脂质代谢、线粒体代谢等途径调控肿瘤细胞增殖和转移。

例如，中山大学附属第一医院张弩和徐建波团队发现胃癌中circMTHFD2L编码的CM-248 aa可作为SET-蛋白磷酸酶2A互作抑制剂，促进AKT、胞外信号调节激酶和P65的去磷酸化，抑制胃癌增值和转移。^[2]

调节肿瘤微环境

某些肿瘤可形成免疫抑制性肿瘤微环境，导致T细胞耗竭，促进免疫逃避。而部分ncRNA编码肽具有调节肿瘤微环境的作用。

例如，中山大学附属第一医院张弩联合吉赛生物团队研究利用RNC-seq/polysome profiling/ORF-Flag系列翻译验证载体/特异性抗体制备/质谱分析等技术揭示了H19编码一种免疫相关蛋白H19-IRP。H19-IRP可与CCL2和Galectin-9启动子结合并激活转录，从而招募MDSC和TAM细胞，导致T细胞耗竭和胶质母细胞瘤免疫抑制性肿瘤微环境（GBM-TME）。

此外，H19-IRP可作为MHC-1呈递的肿瘤相关抗原。靶向H19-IRP的环状RNA疫苗（circH 19-vac）可触发针对GBM的强有力的细胞毒性T细胞应答并抑制GBM生长。（PS：研究中的circH 19-vac由吉赛生物制备）

图4 A：RNC-seq技术路线；B-C：RNA-seq揭示LncRNAs的差异表达；D-E：polysome profiling和qPCR分析。^[3]

调节肿瘤血管

由血管和淋巴管组成的脉管系统为肿瘤细胞提供氧气和营养，新的脉管系统可为肿瘤细胞生长和转移提供条件。ncRNA编码肽可调控肿瘤脉管系统生成。

例如，天津医科大学张海洋团队发现胃癌细胞外泌体lncAKR1C2在HLEC细胞中表达的pep-AKR1C2与YAP相互作用并抑制其磷酸化，促进FAO和CPT1A的表达，并可能通过脂肪酸代谢诱导淋巴管生成。^[4]

调节干性和恶性分化

ncRNA编码肽在癌细胞的干性维持和上皮细胞的恶性转化中起重要作用。例如，中山大学附属第一医院张弩团队发现胶质细胞瘤中circ-SMO可以翻译SMO-193a.a。SMO-193a.a.和SMO可激活下游Hedgehog信号通路，有助于胶质细胞瘤干细胞的自我更新。^[5]

调节衰老

ncRNA编码肽可以诱导肿瘤细胞衰老。例如，香港中文大学Lili Li和Qian Tao团队研究发现，KIAA0495编码的SP0495可抑制AKT磷酸化及其下游信号通路，还可调节BECN1和p62的稳定性，诱导细胞自噬及癌细胞衰老。^[6]

调节铁凋亡

铁死亡是一种依赖于铁的程序性细胞死亡。例如，中国药科大学孔令义/夏元铮团队与南京医科大学附属逸夫医院陈中研究发现，PD-1抑制剂联合给药后表达下调的circPIAS1编码的致癌肽circPIAS1-108aa可结合SUMO E3连接酶Ranbp 2，使STAT1的SUMO化增强、磷酸化减弱，从而激活SLC7A11/GPX4信号通路，最终有效抑制IFNγ诱导的黑色素瘤细胞铁死亡。^[7]

调节化疗/靶向治疗/放疗抗性

增强肿瘤对化疗、靶向治疗和放疗的敏感性仍然是一项关键的科学挑战，而NcRNA编码肽有望从一个全新的角度提供解决方案。例如，山东大学杨其峰及中国科学院上海营养与健康研究所胡国宏团队研究发现，circTRIM1编码的TRIM1-269 aa可与MARCKS相互作用，导致MARCKS从细胞膜易位到细胞质，激活PI3K/AKT/ mTOR通路，从而诱导TNBC细胞中的多柔比星（DOX）抗性。^[8]

图5 A：MDA-MB-231和231/DOX（DOX抗性亚细胞系）细胞的转录组测序（左）和翻译组测序（右）；B：通过转录组测序和翻译组测序鉴定失调的circRNA。

图6 C：从过表达circTRIM 1或circTRIM 1-ATG-mut（上图）的293 T细胞中提取多聚核糖体组分，然后进行qRT-PCR以评价核糖体结合潜力。

图7 D：将circTRIM 1的全长或截短的IRES序列插入到RLuc-Luc载体中，并通过报告基因检测分析IRES活性；E：将全长或截短的IRES序列插入在RFP和GFP之间构建载体转染细胞，用或不用eIF4E抑制剂处理，检测RFP和GFP信号。

图8 F：设计circTRIM 1-Flag以检测circTRIM 1编码的肽；G：从ProteomeXchange数据库中下载LC-MS数据，并在细胞系中鉴定TRIM 1 - 269 aa的特异性序列；H：circTRIM 1 OV、circTRIM 1-ATG-mut和TRIM 1 - 269 aa-Flag对TRIM 1 - 269 aa表达的影响。

ncRNA编码肽的转化医学价值

肿瘤疫苗开发

部分具有组织特异性的ncRNA编码肽可特异性激活T细胞免疫应答，利用该特性可以：（1）通过模拟肿瘤相关抗原表位重塑肿瘤免疫微环境；（2）与PD-1/PD-L1等检查点抑制剂产生协同效应，增强免疫治疗敏感性；（3）利用其天然免疫原性构建个性化肿瘤疫苗，为冷肿瘤免疫治疗提供新策略。

精准肿瘤药物研发

ncRNA编码的活性肽具有多靶点调控优势：既能通过干扰致癌信号通路抑制肿瘤进展，又可与化疗药物或靶向制剂产生协同效应，内源性肽治疗降低传统治疗毒性。

活检标志物

ncRNA编码肽在肿瘤早期诊断和预后监测中呈现独特优势：（1）血清/尿液等体液中特异性ncRNA编码肽的表达谱与肿瘤分期显著相关；（2）其动态变化可实时反映治疗响应，指导临床决策；（3）基于高通量测序、质谱等检测技术构建的多组学诊断模型，可实现癌症的分子分型和复发预警。

图9 ncRNA编码肽的转化医学价值[1]

ncRNA翻译研究思路

吉赛生物一站式翻译研究解决方案，深入研究ncRNA编码肽，助力挖掘其在肿瘤诊断和治疗中的应用潜力。

参考文献

[1] Tan S, et al. Noncoding RNA-encoded peptides in cancer: biological functions, posttranslational modifications and therapeutic potential. J Hematol Oncol. 2025;18(1):20.

[2] Liu H, et al. Circular MTHFD2L RNA-encoded CM-248aa inhibits gastric cancer progression by targeting the SET-PP2A interaction. Mol Ther. 2023;31(6):1739-1755.

[3] Chen J, et al. Lnc-H19-derived protein shapes the immunosuppressive microenvironment of glioblastoma. Cell Rep Med. 2024; 5(11):101806.

[4] Zhu KG, et al. The microprotein encoded by exosomal lncAKR1C2 promotes gastric cancer lymph node metastasis by regulating fatty acid metabolism. Cell Death Dis. 2023;14(10):708.

[5] Wu X, et al. A novel protein encoded by circular SMO RNA is essential for Hedgehog signaling activation and glioblastoma tumorigenicity. Genome Biol. 2021;22(1):33.

[6] Li L, et al. A novel tumor suppressor encoded by a 1p36.3 lncRNA functions as a phosphoinositide-binding protein repressing AKT phosphorylation/activation and promoting autophagy. Cell Death Differ. 2023;30(5):1166-1183.

[7] Zang X, et al. Circular RNA-encoded oncogenic PIAS1 variant blocks immunogenic ferroptosis by modulating the balance between SUMOylation and phosphorylation of STAT1. Mol Cancer. 2024;23(1):207.

[8] Li Y, et al. CircTRIM1 encodes TRIM1-269aa to promote chemoresistance and metastasis of TNBC via enhancing CaM-dependent MARCKS translocation and PI3K/AKT/mTOR activation. Mol Cancer. 2024;23(1):102.