多发性骨髓瘤(MM)是一种依赖骨髓(BM)微环境的分子和细胞遗传学异质性血液恶性肿瘤,其特征是恶性浆细胞的克隆性增殖[1]。免疫球蛋白D多发性骨髓瘤(IgD MM)是MM所有亚型中最严重的一种。lgD MM难治疗,预后差,患者存活率较低。因此,对IgD MM的系统研究有助于揭示IgD MM和其他类型MM的复发性和难治性特征,并有助于制定有效的治疗策略。
CircRNA是一种保守的单链RNA分子,在肿瘤的发生、发展和耐药性中扮演重要角色。尤其是,circRNA在外泌体和人体体液中具有丰富性的特征,circRNA可以通过影响细胞间的微环境发挥功能。因此,circRNA不仅是有前途的生物标志物,也是可翻译的,可以翻译成之前未知的蛋白质亚型。但是,circRNA在MM中的这种可翻译的特性仍然是未知的。
近日,南京中医药大学的顾春艳教授和杨烨教授,海军医科大学的杜鹃主任医师,在Journal of Experimental & Clinical Cancer Research联合发表文章A novel protein encoded by circHNRNPU promotes multiple myeloma progression by regulating the bone marrow microenvironment and alternative splicing,研究结果表明,circHNRNPU_603aa在MM细胞和BM中都是一种很有前途的诊断和治疗标记物。
作者通过实验验证circhRNPU的真实存在,且IgD组织中CirchRNPU的丰度远高于IgG和健康对照(NP)组织。同时,与健康对照组相比,MM患者中的CirchRNPU含量显著更高,CirchRNPU表达较高的MM患者的存活率显著较低。CirchRNPU可能是IgD-MM进展的潜在生物标志物。
越来越多的研究发现,circRNAs可以作为蛋白质或肽的模板。但是,目前尚不清楚circRNA是否能翻译新的蛋白质并在MM中具有生物活性。为进一步探究circhRNPU的翻译能力,作者使用circRNADb在序列中分析发现一个潜在的开放阅读框架(ORF)。在该ORF中发现一个假定的circHNRNPU内部核糖体进入位点(IRES)序列。如图1A,B所示,在人类circHNRNPU中,AUG可以启动一种新蛋白质circHNRNPU_603aa的翻译。
随后,作者分别对circHNRNPU_603aa的内源和外源表达进行了验证。为了验证内源性circHNRNPU可以转化为circHNRNPU_603aa,作者开发了一种商业化的HNRNPU抗体来识别HNRNPU的N-末端,以确认circHNRNPU_603aa的存在。并使用WB方法在HEK-293、ARP1和CAG细胞中成功识别出预期大小的circHNRNPU_603aa。如图1E所示,使用吉赛生物的翻译载体系统,对circHNRNPU_603aa的外源表达进行细胞内验证。
图1. CirchRNPU编码一种新的HRNPU亚型
为进一步探究circHNRNPU_603aa的功能机制,作者对RIP产物进行测序,发现大量可变剪切的存在。功能富集分析发现,circHNRNPU_603aa的分子功能主要集中在泛素化介导的蛋白质降解。在circHNRNPU_603aa调控的可变剪切中,SKP2第5外显子跳跃剪接变异体的表达因circHNRNPU_603aa增加而显著增加,并在circHNRNPU_603aa调节的可变剪切事件中排名第一。F-box蛋白构成泛素蛋白连接酶复合物的四个亚基之一,称为SCF复合物,在泛素化中起重要作用,可能与circHNRNPU_603aa的分子功能有关。作者从RNA和蛋白水平分别验证了circHNRNPU-603aa调节SKP2外显子跳跃,并在促进MM进展中发挥重要作用。
图2. CirchRNPU编码蛋白调控可变剪切
外显子跳跃调控下游基因表达
共培养体系
MM细胞外泌体circhRNPU调控c-Myc泛素化机制
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[2].Li Y, Zheng Q, Bao C, Li S, Guo W, Zhao J, et al. Circular RNA is enriched and stable in exosomes: a promising biomarker for cancer diagnosis. Cell Res. 2015;25:981–4.