RNA結合蛋白RBM10及其涉及的主要疾患 ①

劉 祎，張小玲

(桂林醫學院，廣西 桂林 541199)

RNA結合基序蛋白-10(RNA binding motif 10，RBM10)是RNA結合基序(RBM)蛋白家族中的重要一員，主要通過選擇性剪接(alternative splicing, AS)來調控相關基因的轉錄。有研究表明，RBM10突變與TARP綜合征密切相關，同時，越來越多的研究結果表明RBM10在肺腺癌、腎癌、肝癌等癌癥中具有較高的突變率。本文就RBM10基因的研究進展及其在多種疾病中的作用進行綜述。

1 RBM10的基本特征

1.1 RBM10的基本結構

RBM10也稱為 S1-1[1]，是位于X染色體P11.3上的一個基因。它的長度約為41.6 kb，包含 24個外顯子，轉錄本編碼930個氨基酸。RBM10在胞核與胞漿中均有表達。RBM10蛋白中編碼區域包括兩個能與RNA相互作用的RNA識別基序(RRM)域，一個促進剪接體盒外顯子跳變[2-3]的八聚體重復序列基序(OCRE)域，一個與剪接體RNA解旋酶相互作用G-patch域，一個識別單鏈RNA的C2H2型鋅指域[4]，一個參與RBM10的AS過程的RanBP2型鋅指域，以及三個核定位信號(NLSs、NLS2和NLS3分別位于RRM1和OCRE區域)，見圖1。

圖1 RBM10蛋白結構域

RBM10通過前體信使RNA(pre-mRNA)的AS產生4個主要的剪接亞型，分別是RBM10v1(V354)，最長的RBM10轉錄本；RBM10v1(V354del)，缺失第10外顯子末端的GTG RNA三聯體；RBM10v2(V277)，缺乏RBM10v1的第4外顯子；RBM10v2(V277del)，缺少RBM10v1的第4外顯子和RBM10v1第10外顯子末端的GTG RNA三聯體[5]，見圖2。人類細胞主要表達亞型1，而嚙齒類動物細胞通常表達亞型2。RBM10的亞型2和亞型3是不包含外顯子4序列的，是一種不完美的RRM。

圖2 RBM10的可變剪接體

1.2 RBM10與選擇性剪接的關系

幾乎所有的真核生物都有內含子，并且95%的人類多外顯子基因都經歷AS事件[6]。AS是指一個pre-mRNA經過不同的剪接方式產生不同的mRNA的過程，進而產生多種具有不同生物活性或拮抗功能的蛋白質亞型，從而形成細胞和功能的多樣性和復雜性。AS的剪接方式包含剔除盒式外顯子，外顯子互斥，選擇性終止外顯子，選擇性5′或3′剪接位點的選擇以及內含子的保留等。AS的基本剪接機制稱為剪接體，它是一個蛋白復合體，主要由U1、U2、U4、U5、U6以及小核核糖核蛋白(small nuclear ribonucleoproteins， snRNPs)組成[7]，每個snRNPs都含有蛋白質和富含尿苷的小核RNA，它能識別并結合剪接位點發揮剪接作用。在AS過程中，選擇位點識別結合的調控是一個與多因素相關的復雜過程，調控包括兩大類，即順式作用因子和反式調節蛋白。RBM10屬于后者，是一種RNA 結合蛋白，在RBM10的N端區域，包含兩個RNA結合域，一個RRM2域識別富含半胱氨酸(C)的序列，它參與RNA的特異性結合；另一個是以甘氨酸-甘氨酸-丙氨酸(GGA)為中心的ZnF基序，它參與AS的基本剪接機制。除了上述功能外，RBM10還能調控基因的轉錄。研究結果表明，在人乳腺癌細胞系MCF-7[8]和骨肉瘤細胞[9]中，RBM10的過表達可以增強TNF-α的轉錄，而TNF-α水平的增加又能促進凋亡的增加。以上結果表明，RBM10可能通過調控靶基因的轉錄發揮潛在的促凋亡作用。綜上所述，正常情況下RBM10在生長細胞和靜止細胞中都普遍表達，是多種基因AS的調節因子[10-17]，它不僅能直接靶向AS事件，還能通過調控AS事件間接調控下游靶基因的轉錄，進而抑制細胞增殖，促進細胞凋亡[18]。因此，它通常被認為是一種腫瘤抑制因子[19-22]。它的異常表達則能夠引起多種疾病，如TARP綜合征和各種癌癥。

2 RBM10突變與相關疾病

2.1 TARP綜合征

隨著對RBM10研究的逐漸深入，發現與性別息息相關的位于X染色體上的RBM10突變可以導致一種罕見的致死性X染色體疾病，即TARP綜合征，不是癌癥勝似癌癥。TARP綜合征是以馬蹄足，房間隔缺損，羅賓序列，舌下垂，唇腭裂以及持續的左上腔靜脈等為特征的一種X連鎖隱性遺傳病，通常導致患病男性胎兒出生前或者出生后死亡。盡管TARP綜合征是致命性的疾病，但仍有存活患者。2018年，H?jland等[23]發現了第一個存活到28歲的TARP患者，通過診斷外顯子測序發現，患者的RBM10基因第4 外顯子[4]出現了突變，該突變導致了遺傳密碼子移位，并在轉錄本中產生了提前終止密碼子最終導致疾病的發生。研究者認為這個病例中RBM10的轉錄本是通過AS事件跳過外顯子4，產生正常的RBM10的亞型2和亞型3，從而導致了較溫和的表型，使患者存活到成年期[23]。此外，以智力殘疾和多種先天性畸形為主要病理表型的14歲患者的病例報道顯示，這種表型患者的突變是RBM10基因651-889殘基的缺失，它刪除了跨越6個外顯子的C端區域[11]，丟失的區域包括第二個ZnF域和NLS1區域。這些結構域對于RBM10在細胞核中的AS功能很重要[11，3]，但其具體的分子機制有待研究。這些病例報道表明，RBM10的突變是TARP綜合征的發生發展的關鍵致病因素，與RBM10本身結構域的突變或缺失密切相關。

2.2 肺癌

RBM10是肺腺癌(lung adenocarcinoma，LUAD)中的突變基因之一，多見于男性患者。Tang等[24]采用Western blot技術測定41例肺腺癌與癌旁組織中RBM10的表達情況。結果表明，與癌旁組織相比，RBM10蛋白在肺腺癌細胞和組織中的表達降低甚至缺失，在非小細胞肺癌A549細胞系中穩定過表達RBM10蛋白促進了細胞凋亡，抑制細胞增殖。進一步分析發現RBM10在LUAD中的表達水平與腫瘤分期呈負相關，LUAD患者組織樣本中RBM10的低表達與較短的生存時間和不良預后相關，提示RBM10可作為評估肺癌預后的標志物。以上內容表明RBM10突變缺失與LUAD的發生密切相關，RBM10通常作為腫瘤抑制因子但它的突變促進肺腺癌的發生發展，這可能與RBM10在肺腺癌進展中的下游靶標的不同有關。Bechara等[12]研究結果表明UNMB是一種抑癌因子，它是RBM10發揮AS調控作用的下游靶基因。在LUAD中RBM10的V354E位點突變，抑制了其AS活性，并產生了一個包含外顯子9的NUMB的亞型，該亞型促進了Notch信號細胞增殖途徑參與LUAD的發生。Zhao等[20]的研究同樣發現LUAD細胞增值率的增加與RBM10突變引起的AS活性下降有關，并提示突變的RBM10通過解除對靶基因NUMB剪接在LUAD的發生發展中發揮重要作用。但該研究小組還發現在肺腺癌進展中，RBM10的主要效應因子還包括真核翻譯起始因子4H(eukaryotic translation initiation factor 4H，EIF4H)[25]，該因子有兩種剪接異構體，分別是含有外顯子5的EIF4H-L和不含有外顯子5的EIF4H-S。突變的RBM10增強了EIF4H-L在腫瘤中特異性表達，這對LUAD細胞增殖至關重要。以上結果提示，RBM10的突變引發的下游靶基因AS事件的改變是LUAD的發生發展的重要因素。

2.3 腎細胞癌

腎細胞癌(renal cell carcinoma，RCC)是起源于腎實質腎小管上皮細胞中最常見的一種惡性腫瘤。RCC是較常見的泌尿系統腫瘤之一[26]，由于RCC早期癥狀不明顯且進展期缺乏有效的治療手段，所以腎細胞癌的發病率不斷增長，且男性發病比女性更多見。RBM10突變發生在Xp11易位相關性RCC中，是一種罕見的腎細胞癌。Kato等[27]用斷裂熒光原位雜交技術對10例Xp11易位相關性RCC患者進行研究，發現了RBM10基因與TFE3基因的融合。在Xp11重排的腎細胞癌中涉及基因編碼轉錄因子E3(the gene encodes the transcription factor E3，TFE3)的融合，TFE3是基因編碼的轉錄因子，是微眼癥相關轉錄因子家族成員之一，位于Xp11.2，它能與其他染色體上各種基因融合[28]。而RBM10是TFE3基因融合伴侶之一。在RBM10-TFE3型RCC中，由于RBM10基因與TFE3基因具有相反的轉錄方向，使TFE3外顯子5和RBM10外顯子17之間發生易位，從而形成融合的嵌合轉錄本，促進了腫瘤形成[29]。以上研究證明了RBM10對下游腫瘤相關轉錄因子的調控具有重要意義，在抑制細胞增殖方面發揮關鍵作用。

2.4 其他涉及RBM10通路的相關癌癥

RBM10突變也發生在其他癌癥中，如胰腺癌[30]、結直腸癌[31]、子宮內膜癌[32]、肝細胞癌[33]等。這些研究結果表明RBM10突變與多種腫瘤的發生密切相關。此外，RBM10還參與多種癌癥相關的通路。其一，Notch信號通路主要由Notch受體、Notch配體以及CSL-DNA結合蛋白等組成，通過Notch受體和Notch配體結合傳遞信號，參與細胞增殖、分化、侵襲、遷移以及凋亡等過程。該通路的激活與子宮內膜癌的發生發展密切相關。在子宮內膜癌中MicroRNA通過轉錄后水平調節RBM10水平，從而促進增殖型Numb表達，進一步激活下游Nocth信號通路促進癌細胞增殖，抑制凋亡。其二，在RAP1/AKT/CREB信號通路[21]中，一個小的GTP酶(RAP1)激活蛋白激酶B(AKT)，AKT磷酸化并激活轉錄因子CREB，從而誘導細胞增殖并且減少凋亡。RBM10突變與RAP1/AKT/CREB信號通路具有相關性。在非小細胞肺癌A549細胞中過表達RBM10能降低了RAP1的活性，從而抑制了AKT的磷酸化降低了CREB的活性，導致癌細胞增殖被抑制并且降低了細胞凋亡的敏感性。其三，KRAS基因是人類腫瘤相關基因，定位于12號染色體上，該基因能促進惡性腫瘤細胞的增殖、轉移，與胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)[34]的發生發展密切相關。在的胰腺導管腺癌中，RBM10突變可與KRAS突變同時存在，RBM10突變與KRAS異常共同發生，可使KRAS信號通路激活，加速癌細胞的生長，縮短患者的生存期。RBM10還參與EGFR/KRAS/MAPK信號通路[35]、MDM2-MDMX-P53負反饋環路[19]等。

RBM10是RNA結合基序基因家族的成員之一。在多種人類惡性腫瘤中發現RBM10具有抑制腫瘤細胞增殖，促進凋亡的作用，說明RBM10是一個潛在的抑癌基因。有研究結果表明，RBM10的突變與Notch信號通路、PAR1/AKT/CREB信號通路和KRAS基因信號通路等密切相關，說明RBM10在腫瘤的惡性進展中具有不可或缺的作用。本文在前人研究的基礎上總結RBM10的分子生物學基礎，RBM10基因表達的調控機制，以及RBM10與相關疾病的關系。但仍有很多關鍵性的問題仍有待進一步解決，如除可變剪接外RBM10參與的其他調控和分子作用機制；RBM10在肺癌中作為腫瘤抑制因子和腫瘤生長促進因子雙重作用的具體機制；RBM10相關腫瘤靶向治療的藥物研究等。因此，全面深入研究RBM10突變在人類惡性腫瘤中的作用機制，不僅能擴展對RNA結合蛋白在腫瘤發生發展中發揮何種作用的深刻認識，還能有望為癌癥的早期診斷和靶向治療提供新思路。