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【肿瘤通讯】微观视角：TRF2与CTCF协同调控结直肠癌中的肿瘤相关因子miR-193b-3p

2022年04月13日

编译：肿瘤资讯

来源：肿瘤资讯

端粒重复结合因子2 （TRF2）是一种参与端粒完整性的关键蛋白，在几种人类癌症中过表达并促进肿瘤的形成和进展。近日，发表在《肿瘤通讯》（Cancer Letter）上一篇题为TRF2 cooperates with CTCF for controlling the oncomiR-193b-3p in colorectal cancer的文章，探索了TRF2调控结直肠癌发生发展的潜在机制。

研究背景

端粒重复结合因子2（Telomere Repeat-Binding Factor 2，TRF2）是构成端粒蛋白复合体的六种蛋白质之一，参与维护端粒完整性和基因组稳定性。基础研究表明，TRF2能够抑制DNA损伤反应和非同源端连接，避免染色体末端部分被错误地识别为DNA损伤位点，并能够抵消端粒脆性。近年来的研究显示，TRF2不仅仅对端粒起作用，还存在端粒外结合位点，并通过与这些位点的结合调控多种靶基因的表达。

有趣的是，TRF2在多种恶性实体瘤及血液肿瘤中存在过表达。动物实验表明，TRF2参与小鼠的致癌过程，并受Wnt/β-catenin通路调控。此外，与TRF2在人类癌症中的致癌作用一致，TRF2在多种肿瘤细胞中的含量增加会增强其致瘤性，反之减少则会降低肿瘤的生长。这种效应已被证实是由于TRF2对下游基因（如HS3ST4、GPC6、VCAN、SULF2）的影响。基于以上信息，本研究对TRF2及其致癌作用展开了进一步探索。

研究结果

TRF2上调结直肠癌细胞中miRNA的表达

基因芯片杂交分析显示，TRF2稳定沉默后的人结直肠腺癌细胞HCT116存在10种miRNA的差异表达，其中4个下调，6个上调，包括miR-181a-5p、miR-193b-3p、let7i-5p、mir34a-5p、miR-22-3p等。基于TCGA数据集的临床数据表明，在被评估的miRNA中，miR-193b-3p是唯一一个与结直肠癌患者TRF2表达水平存在具有统计学意义相关性的（P = 0.004），该肿瘤相关miRNA也因此被选定接受进一步的研究。在人结直肠腺癌细胞株的验证中，研究者发现TRF2正向调控miR-193b-3p的表达。

图1.TRF2调节结肠癌中miRNA的表达

TRF2和CTCF共享DNA结合位点，共同促进miR-193b-3p的表达

沉默TRF2能够诱导miR-193b-3p的前体和成熟形态一致减少，而Western blot显示，TRF2不影响主要RISC复合体成分（即Drosha、Dicer和Ago2）的表达；这说明TRF2在不影响成熟机制的情况下调控miR-193b-3p的表达水平。因此，TRF2可能通过影响转录过程而作用于miRNA成熟的上游。

研究者通过生物信息学搜索，在miR-193b-3p宿主基因上发现了一个推定的TRF2结合区域，并验证TRF2并不会影响改基因的启动子和/或增强子。近期研究已经发现，染色质组织因子CTCF在靠近TRF2结合位点的DNA区域中富集，提示TRF2和CTCF可能协同工作。因此该研究推测，CTCF可能参与TRF2调控miR-193b-3p的机制，并通过芯片分析确定了CTCF在miR-193b-3p宿主基因上游的结合位点。ChIP分析显示，TRF2在CTCF占据的同一区域，这两种蛋白也在后续的免疫共沉淀实验和GST pull-down试验中被证实存在物理上的相互作用。TRF2的沉默不影响CTCF，但CTCF的下调却能够减少TRF2的表达，二者的共沉默则有效减低了miR-193b-3p的表达。以上结果说明，miR-193b-3p的转录调控依赖于TRF2和CTCF共同控制，以及TRF2的正确定位和与DNA的结合。

图2.TRF2对miR-193b-3p的调控独立于miRNA的生物发生机制

图3.miR-193b-3p的表达需要TRF2和CTCF相互作用

miR-193b-3p通过靶向SUV39H1促进肿瘤细胞生长

研究者在结直肠癌模型中评估了miR-193b-3p对肿瘤细胞生长的影响，发现过表达的miR-193b-3p或TRF2均显著增加了细胞增殖，反之沉默TRF2则抑制了细胞生长。这种效应在取自结直肠癌患者细胞的人体类器官中同样得到验证；miR-193b-3p对于结直肠癌具有明确的致癌作用。

生信分析显示，变异抑制基因39同源基因1（SUV39H1）是miR-193b-3p的靶点之一。作为一种组蛋白甲基转移酶，SUV39H1能够通过三甲基化组蛋白H3的赖氨酸-9（H3K9me3），调节DNA异染色质化，并参与TRF2维持端粒稳定性的功能。细胞试验及动物模型均表明，TRF2和CTCF任何一个发生缺失都能促进SUV39H1和H3K9me3的表达；miR-193b-3p通过直接靶向SUV39H1发挥调控作用，实现其促肿瘤活性。值得一提的是，miR-193b-3p并非在转录水平影响SUV39H1，而是靶向SUV39H1的3’UTR并对这两个结合位点进行诱变，进而抑制SUV39H1的肿瘤抑制特性。

图4.miR-193b-3p通过靶向SUV39H1促进结肠癌增殖

miR-193b-3p和TRF2对结直肠癌患者的生存有预后影响

该研究还基于TCGA数据集的621名结直肠癌患者队列，进行了临床-病理相关性评估。分析证明，TRF2水平和miR-193b-3p的表达均与肿瘤分期、淋巴结阳性和肿瘤转移呈正相关。这一结果支持并强化了结直肠癌中TRF2驱动的许多致癌活性是由miR-193b-3p介导的这一观点。此外，针对患者生存状况的分析表明，TRF2和miR-193b-3p高水平表达的患者的预后相对较差。

研究讨论

体内及体外数据均表明，TRF2和miR-193b-3p之间具有显著的预后关联。在人类结直肠癌中，miR-193b-3p的表达与TRF2呈正相关。染色质组织因子CTCF驱动TRF2在DNA上的定位，从而为TRF2调控miR-193b-3p的转录创造合适的条件。TRF2与miR-193b-3p宿主基因上游的一个结合位点上正确结合后，能够促进miR-193b3p的表达，进而下调抑癌甲基转移酶SUV39H1的翻译，促进肿瘤细胞增殖。本研究确证了CTCF/TRF2/miR-193b3p/SUV39H1轴在结直肠癌中的调控作用，并提供了潜在的的预后及诊断生物标志物，或是潜在治疗干预靶点。

值得注意的是，本研究已发现TRF2能够调控包括miR-193b-3p在内的10种miRNA的表达。鉴于miRNA能够作为基因表达的转录后调节因子，发挥肿瘤启动子或抑制子等关键作用，其他在结直肠癌中异常表达的miRNA也值得进一步探索。

参考文献

Dinami R, Petti E, Porru M, et al. TRF2 cooperates with CTCF for controlling the oncomiR-193b-3p in colorectal cancer. Cancer Lett. 2022;533:215607. doi:10.1016/j.canlet.2022.215607

责任编辑：肿瘤资讯-Bree
排版编辑：肿瘤资讯-Bree