超過一半的蛋白質編碼基因產生具有可變3′ UTRs的信使RNA（mRNA）轉錄本，其中包含轉錄后調節因子（例如microRNAs）的結合位點。由此一來，可變3’UTRs包含不同的miRNA反應元件（MREs），使它們能夠差異化調節其同源mRNAs的穩定性和翻譯效率。在癌細胞中，通過可變多聚腺苷酸化（APA）廣泛縮短3’UTRs已被證明可在沒有遺傳改變的情況下通過控制癌基因的表達來促進腫瘤發生，部分原因是使它們能夠逃避miRNA介導的調控。至關重要的是，絕大多數miRNA研究都主要集中在位于靶標mRNAs 3’UTR中的MREs。在癌癥中觀察到3’UTR縮短的增加，表明了許多已知的miRNA：靶標相互作用可能會在癌細胞中丟失，并強調需要更好地了解已經建立3’UTR縮短的癌癥驅動基因是如何在癌細胞中被調控的。
本研究主要集中在轉錄因子MYC，其在超過一半的癌癥中過表達。有趣的是，盡管MYC在70%的結直腸癌（CRC）患者中過表達5~400倍，在44%的肝細胞癌（HCC）患者中過表達4~6倍，但MYC的基因擴增僅分別在10% CRC患者和4% HCC患者中檢測到。對于觀察到的MYC過表達并不總是伴隨著潛在的基因畸變，表明了轉錄后機制可能在調節這些癌癥的MYC表達和功能中起關鍵作用。
此前，含有3’UTR的MYC構建體比那些無3’UTR的表現出更低的MYC蛋白表達，證明了3’UTR在調節MYC表達中的重要性。多項研究已經確定了與MYC 3’UTR結合并調節MYC表達的miRNAs。相比之下，僅少數靶向MYC編碼序列（CDS）的miRNAs被發現。具體而言，miR-184和miR-320b，以及miR-320a和miR-744分別在CRC和HCC中抑制MYC的表達。然而，它們作為MYC驅動的癌癥治療選擇的潛在療效仍有待探索。
近日，Oncogene期刊在線發表了題為MiR-138 is a potent regulator of the heterogenous MYC transcript population in cancers的研究論文。報道了癌癥中MYC 3’UTR的縮短，并鑒定了一個靶向MYC編碼區的miRNA miR-138，其通過與MYC CDS結合來抑制MYC表達并抑制CRC和HCC細胞系的腫瘤生長。表明miR-138是癌癥中異質MYC轉錄本群體的有效調節因子，這為治療MYC驅動的癌癥開辟了新的途徑。
首先，研究人員使用3′ RACE檢查了來自CRC患者（原發性腫瘤階段）的腫瘤和相鄰正常樣本中MYC 3’UTR 的潛在APA。發現腫瘤樣本中的MYC 3’UTR縮短多于相鄰的正常樣本，以及區域淋巴結癌癥患者。接著，研究人員整合了兩種互補的計算和生化方法來鑒定靶向MYC編碼區的miRNAs，因為這在所有MYC轉錄本變體中都存在。發現miR-125a-3p、miR-138-5p（俗稱miR-138）、miR-139-3p、miR-503-5p和miR-744-5p（俗稱miR-744）為潛在的MYC CDS靶向的miRNAs。進一步的研究發現，過表達miR-138可顯著降低MYC蛋白和轉錄本的表達水平，抑制miR-138則顯著提高了MYC蛋白表達，而抑制其他miRNAs對MYC無影響。因此，本研究專注于miR-138進行后續實驗驗證。
Fig1. 鑒定潛在的MYC CDS靶向的miRNAs
隨后，研究人員預測了miR-138在MYC CDS上有三個MREs（MRE A、MRE B和MRE C），并通過熒光素酶報告基因實驗發現MRE A（而非MRE C）對于miR-138調控MYC至關重要。接下來，研究人員探討了miR-138對MYC靶基因表達以及對腫瘤生長的影響。結果發現miR-138與MYC CDS結合，抑制MYC表達并抑制CRC和HCC細胞系的腫瘤生長。
Fig2. MiR-138下調MYC的表達并抑制肝癌生長
miR-138在癌細胞系中對MYC表達的有效抑制作用使研究人員猜想它也可能對MYC驅動的體內致癌作用產生顯著影響。為了研究miR-138在體內的生長抑制作用，研究人員構建了LAP-tTA X tet-o-MYC轉基因小鼠，每周對其進行miR-138靜脈注射。結果發現注射miR-138 mimics有效降低了MYC轉錄和蛋白質水平，并顯著阻礙了MYC驅動的小鼠模型的腫瘤生長。
Fig3. MiR-138在體內抑制MYC驅動的致癌作用
總之，這些結果突出了先前未被表征的癌癥中MYC 3’UTR的縮短，并將miR-138鑒定為異質MYC轉錄本群體的有效調節因子。這些數據可能為治療MYC驅動的癌癥開辟新途徑。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41388-021-02084-x
