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,南京中医药大学顾春艳教授杨烨教授海军医科大学杜鹃主任医师,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。

作者使用circRNA芯片在NPC,lgG MM和lgD MM样本中筛选差异表达的circRNAs。相对于其他两种类型的样本,circhRNPU是IgD MM中表达最丰富且差异最大的circRNA。

 

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

 

功能实验发现,过表达circhRNPU可以促进骨髓瘤细胞的功能,而针对特定肽段敲低的siRNA可以抑制骨髓瘤细胞的功能。既circHNRNPU_603aa促进MM发展的作用,并进行成瘤实验验证了它的这种功能。

 

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

 

为进一步了解circHNRNPU-603aa调节SKP2外显子跳跃的意义,阐明SKP2两种剪接亚型的功能,靶向SKP2NM_001243120.2设计siRNA验证c-Myc表达情况。circHNRNPU-603aa介导SKP2的选择性剪接以上调circHNRNPU-603aa剪接亚型SKP2-NM001243120.2,随后竞争性抑制c-Myc泛素化并稳定c-Myc表达。SKP2的异常剪接有助于c-Myc泛素的减少。

 

外显子跳跃调控下游基因表达

 

外泌体是生物体内细胞间通讯的重要媒介。CircRNA在外泌体中含量丰富且稳定,可作为癌症检测和将生物活性转移到受体细胞的潜在生物标记物[2]作者使用共培养体系发现,GW4869(外泌体抑制剂)处理过的细胞可以显著性抑制共培养环境中的外泌体分泌和共培养细胞的circHNRNPU表达。与非共培养细胞相比,共培养细胞的增值率时间依赖性的增加,G2期显著性增加。

共培养体系

 

该研究结果为研究分泌到BM微环境中的circHNRNPU_603aa提供了一种新的机制,它通过调节SKP2外显子跳跃并随后竞争性抑制c-Myc泛素来促进MM进展。CircHNRNPU_603aa可能作为MM的一个有希望的诊断标志物和潜在的治疗靶点。

MM细胞外泌体circhRNPU调控c-Myc泛素化机制

 

原文链接

https://jeccr.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s13046-022-02276-7.pdf

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参考文献

[1].Raab MS, Podar K, Breitkreutz I, Richardson PG, Anderson KC. Multiple myeloma. Lancet. 2009;374:324–39.

[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.

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