RNA结合蛋白RBM10及其涉及的主要疾患,①
来源：优秀文章 发布时间：2023-01-25 点击：
刘 祎，张小玲
(桂林医学院，广西 桂林 541199)
RNA结合基序蛋白-10(RNA binding motif 10，RBM10)是RNA结合基序(RBM)蛋白家族中的重要一员，主要通过选择性剪接(alternative splicing, AS)来调控相关基因的转录。有研究表明，RBM10突变与TARP综合征密切相关，同时，越来越多的研究结果表明RBM10在肺腺癌、肾癌、肝癌等癌症中具有较高的突变率。本文就RBM10基因的研究进展及其在多种疾病中的作用进行综述。
1.1 RBM10的基本结构
RBM10也称为 S1-1[1]，是位于X染色体P11.3上的一个基因。它的长度约为41.6 kb，包含 24个外显子，转录本编码930个氨基酸。RBM10在胞核与胞浆中均有表达。RBM10蛋白中编码区域包括两个能与RNA相互作用的RNA识别基序(RRM)域，一个促进剪接体盒外显子跳变[2-3]的八聚体重复序列基序(OCRE)域，一个与剪接体RNA解旋酶相互作用G-patch域，一个识别单链RNA的C2H2型锌指域[4]，一个参与RBM10的AS过程的RanBP2型锌指域，以及三个核定位信号(NLSs、NLS2和NLS3分别位于RRM1和OCRE区域)，见图1。
图1 RBM10蛋白结构域
RBM10通过前体信使RNA(pre-mRNA)的AS产生4个主要的剪接亚型，分别是RBM10v1(V354)，最长的RBM10转录本；
RBM10v1(V354del)，缺失第10外显子末端的GTG RNA三联体；
RBM10v2(V277)，缺乏RBM10v1的第4外显子；
RBM10v2(V277del)，缺少RBM10v1的第4外显子和RBM10v1第10外显子末端的GTG RNA三联体[5]，见图2。人类细胞主要表达亚型1，而啮齿类动物细胞通常表达亚型2。RBM10的亚型2和亚型3是不包含外显子4序列的，是一种不完美的RRM。
图2 RBM10的可变剪接体
1.2 RBM10与选择性剪接的关系
几乎所有的真核生物都有内含子，并且95%的人类多外显子基因都经历AS事件[6]。AS是指一个pre-mRNA经过不同的剪接方式产生不同的mRNA的过程，进而产生多种具有不同生物活性或拮抗功能的蛋白质亚型，从而形成细胞和功能的多样性和复杂性。AS的剪接方式包含剔除盒式外显子，外显子互斥，选择性终止外显子，选择性5′或3′剪接位点的选择以及内含子的保留等。AS的基本剪接机制称为剪接体，它是一个蛋白复合体，主要由U1、U2、U4、U5、U6以及小核核糖核蛋白(small nuclear ribonucleoproteins， snRNPs)组成[7]，每个snRNPs都含有蛋白质和富含尿苷的小核RNA，它能识别并结合剪接位点发挥剪接作用。在AS过程中，选择位点识别结合的调控是一个与多因素相关的复杂过程，调控包括两大类，即顺式作用因子和反式调节蛋白。RBM10属于后者，是一种RNA 结合蛋白，在RBM10的N端区域，包含两个RNA结合域，一个RRM2域识别富含半胱氨酸(C)的序列，它参与RNA的特异性结合；
另一个是以甘氨酸-甘氨酸-丙氨酸(GGA)为中心的ZnF基序，它参与AS的基本剪接机制。除了上述功能外，RBM10还能调控基因的转录。研究结果表明，在人乳腺癌细胞系MCF-7[8]和骨肉瘤细胞[9]中，RBM10的过表达可以增强TNF-α的转录，而TNF-α水平的增加又能促进凋亡的增加。以上结果表明，RBM10可能通过调控靶基因的转录发挥潜在的促凋亡作用。综上所述，正常情况下RBM10在生长细胞和静止细胞中都普遍表达，是多种基因AS的调节因子[10-17]，它不仅能直接靶向AS事件，还能通过调控AS事件间接调控下游靶基因的转录，进而抑制细胞增殖，促进细胞凋亡[18]。因此，它通常被认为是一种肿瘤抑制因子[19-22]。它的异常表达则能够引起多种疾病，如TARP综合征和各种癌症。
2.1 TARP综合征
随着对RBM10研究的逐渐深入，发现与性别息息相关的位于X染色体上的RBM10突变可以导致一种罕见的致死性X染色体疾病，即TARP综合征，不是癌症胜似癌症。TARP综合征是以马蹄足，房间隔缺损，罗宾序列，舌下垂，唇腭裂以及持续的左上腔静脉等为特征的一种X连锁隐性遗传病，通常导致患病男性胎儿出生前或者出生后死亡。尽管TARP综合征是致命性的疾病，但仍有存活患者。2018年，Højland等[23]发现了第一个存活到28岁的TARP患者，通过诊断外显子测序发现，患者的RBM10基因第4 外显子[4]出现了突变，该突变导致了遗传密码子移位，并在转录本中产生了提前终止密码子最终导致疾病的发生。研究者认为这个病例中RBM10的转录本是通过AS事件跳过外显子4，产生正常的RBM10的亚型2和亚型3，从而导致了较温和的表型，使患者存活到成年期[23]。此外，以智力残疾和多种先天性畸形为主要病理表型的14岁患者的病例报道显示，这种表型患者的突变是RBM10基因651-889残基的缺失，它删除了跨越6个外显子的C端区域[11]，丢失的区域包括第二个ZnF域和NLS1区域。这些结构域对于RBM10在细胞核中的AS功能很重要[11，3]，但其具体的分子机制有待研究。这些病例报道表明，RBM10的突变是TARP综合征的发生发展的关键致病因素，与RBM10本身结构域的突变或缺失密切相关。
2.2 肺癌
RBM10是肺腺癌(lung adenocarcinoma，LUAD)中的突变基因之一，多见于男性患者。Tang等[24]采用Western blot技术测定41例肺腺癌与癌旁组织中RBM10的表达情况。结果表明，与癌旁组织相比，RBM10蛋白在肺腺癌细胞和组织中的表达降低甚至缺失，在非小细胞肺癌A549细胞系中稳定过表达RBM10蛋白促进了细胞凋亡，抑制细胞增殖。进一步分析发现RBM10在LUAD中的表达水平与肿瘤分期呈负相关，LUAD患者组织样本中RBM10的低表达与较短的生存时间和不良预后相关，提示RBM10可作为评估肺癌预后的标志物。以上内容表明RBM10突变缺失与LUAD的发生密切相关，RBM10通常作为肿瘤抑制因子但它的突变促进肺腺癌的发生发展，这可能与RBM10在肺腺癌进展中的下游靶标的不同有关。Bechara等[12]研究结果表明UNMB是一种抑癌因子，它是RBM10发挥AS调控作用的下游靶基因。在LUAD中RBM10的V354E位点突变，抑制了其AS活性，并产生了一个包含外显子9的NUMB的亚型，该亚型促进了Notch信号细胞增殖途径参与LUAD的发生。Zhao等[20]的研究同样发现LUAD细胞增值率的增加与RBM10突变引起的AS活性下降有关，并提示突变的RBM10通过解除对靶基因NUMB剪接在LUAD的发生发展中发挥重要作用。但该研究小组还发现在肺腺癌进展中，RBM10的主要效应因子还包括真核翻译起始因子4H(eukaryotic translation initiation factor 4H，EIF4H)[25]，该因子有两种剪接异构体，分别是含有外显子5的EIF4H-L和不含有外显子5的EIF4H-S。突变的RBM10增强了EIF4H-L在肿瘤中特异性表达，这对LUAD细胞增殖至关重要。以上结果提示，RBM10的突变引发的下游靶基因AS事件的改变是LUAD的发生发展的重要因素。
2.3 肾细胞癌
肾细胞癌(renal cell carcinoma，RCC)是起源于肾实质肾小管上皮细胞中最常见的一种恶性肿瘤。RCC是较常见的泌尿系统肿瘤之一[26]，由于RCC早期症状不明显且进展期缺乏有效的治疗手段，所以肾细胞癌的发病率不断增长，且男性发病比女性更多见。RBM10突变发生在Xp11易位相关性RCC中，是一种罕见的肾细胞癌。Kato等[27]用断裂荧光原位杂交技术对10例Xp11易位相关性RCC患者进行研究，发现了RBM10基因与TFE3基因的融合。在Xp11重排的肾细胞癌中涉及基因编码转录因子E3(the gene encodes the transcription factor E3，TFE3)的融合，TFE3是基因编码的转录因子，是微眼症相关转录因子家族成员之一，位于Xp11.2，它能与其他染色体上各种基因融合[28]。而RBM10是TFE3基因融合伴侣之一。在RBM10-TFE3型RCC中，由于RBM10基因与TFE3基因具有相反的转录方向，使TFE3外显子5和RBM10外显子17之间发生易位，从而形成融合的嵌合转录本，促进了肿瘤形成[29]。以上研究证明了RBM10对下游肿瘤相关转录因子的调控具有重要意义，在抑制细胞增殖方面发挥关键作用。
2.4 其他涉及RBM10通路的相关癌症
RBM10突变也发生在其他癌症中，如胰腺癌[30]、结直肠癌[31]、子宫内膜癌[32]、肝细胞癌[33]等。这些研究结果表明RBM10突变与多种肿瘤的发生密切相关。此外，RBM10还参与多种癌症相关的通路。其一，Notch信号通路主要由Notch受体、Notch配体以及CSL-DNA结合蛋白等组成，通过Notch受体和Notch配体结合传递信号，参与细胞增殖、分化、侵袭、迁移以及凋亡等过程。该通路的激活与子宫内膜癌的发生发展密切相关。在子宫内膜癌中MicroRNA通过转录后水平调节RBM10水平，从而促进增殖型Numb表达，进一步激活下游Nocth信号通路促进癌细胞增殖，抑制凋亡。其二，在RAP1/AKT/CREB信号通路[21]中，一个小的GTP酶(RAP1)激活蛋白激酶B(AKT)，AKT磷酸化并激活转录因子CREB，从而诱导细胞增殖并且减少凋亡。RBM10突变与RAP1/AKT/CREB信号通路具有相关性。在非小细胞肺癌A549细胞中过表达RBM10能降低了RAP1的活性，从而抑制了AKT的磷酸化降低了CREB的活性，导致癌细胞增殖被抑制并且降低了细胞凋亡的敏感性。其三，KRAS基因是人类肿瘤相关基因，定位于12号染色体上，该基因能促进恶性肿瘤细胞的增殖、转移，与胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)[34]的发生发展密切相关。在的胰腺导管腺癌中，RBM10突变可与KRAS突变同时存在，RBM10突变与KRAS异常共同发生，可使KRAS信号通路激活，加速癌细胞的生长，缩短患者的生存期。RBM10还参与EGFR/KRAS/MAPK信号通路[35]、MDM2-MDMX-P53负反馈环路[19]等。
RBM10是RNA结合基序基因家族的成员之一。在多种人类恶性肿瘤中发现RBM10具有抑制肿瘤细胞增殖，促进凋亡的作用，说明RBM10是一个潜在的抑癌基因。有研究结果表明，RBM10的突变与Notch信号通路、PAR1/AKT/CREB信号通路和KRAS基因信号通路等密切相关，说明RBM10在肿瘤的恶性进展中具有不可或缺的作用。本文在前人研究的基础上总结RBM10的分子生物学基础，RBM10基因表达的调控机制，以及RBM10与相关疾病的关系。但仍有很多关键性的问题仍有待进一步解决，如除可变剪接外RBM10参与的其他调控和分子作用机制；
RBM10在肺癌中作为肿瘤抑制因子和肿瘤生长促进因子双重作用的具体机制；
RBM10相关肿瘤靶向治疗的药物研究等。因此，全面深入研究RBM10突变在人类恶性肿瘤中的作用机制，不仅能扩展对RNA结合蛋白在肿瘤发生发展中发挥何种作用的深刻认识，还能有望为癌症的早期诊断和靶向治疗提供新思路。