Preview

Успехи молекулярной онкологии

Расширенный поиск

Взаимосвязь транспозонов с длинными некодирующими РНК и пептидами в канцерогенезе

https://doi.org/10.17650/2313-805X-2023-10-4-21-30

Аннотация

Доказано, что 98 % генома человека транскрибируется. Основная часть образующихся при этом молекул после их процессинга функционирует в качестве различных молекул РНК, среди которых наиболее известны длинные некодирующие РНК (днРНК) и микроРНК. У человека выявлены 126 тыс. генов днРНК, регулирующих транскрипцию, трансляцию, модификации гистонов, образование гетерохроматина, сплайсинг, экспрессию и формирование микроРНК, а также посттранскрипционные модификации матричной РНК (мРНК). Важным свойством днРНК является взаимо- и саморегуляция образующимися при их трансляции пептидами, которые влияют также на экспрессию белок-кодирующих генов. Данное свойство может быть обусловлено происхождением днРНК от транспозонов и представляет собой консервативную эволюционную характеристику днРНК как одно из свойств при образовании новых генов для изменчивости и адаптации. Доказана роль возникших от ретроэлементов днРНК и образуемых при их процессинге микроРНК в специфической регуляции генов, участвующих в канцерогенезе. Образуемые при трансляции днРНК пептиды могут быть использованы как универсальные инструменты для таргетной терапии злокачественных новообразований. Анализ научной литературы позволил описать 21 днРНК, которая транслируется с образованием пептидов, вовлеченных в патогенез специфических опухолей. поскольку способность днРНК к саморегуляции продуктами собственной трансляции, которая характерна для всех днРНК, является также свойством транспозонов, перспективно исследование мобильных генетических элементов и их взаимосвязи с днРНК для проектирования новых терапевтических моделей.

Об авторе

Р. Н. Мустафин
ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России
Россия

Мустафин Рустам Наилевич.

450008 Уфа, ул. Ленина, 3



Список литературы

1. Kour S., Rath P.C. Long noncoding RNAs in aging and age-related diseases. Ageing Res Rev 2016;26:1–21. DOI: 10.1016/j.arr.2015.12.001

2. Fico A., Fiorenzano A., Pascale E. et al. Long non-coding RNA in stem cell pluripotency and lineage commitement: functions and evolutionary conservation. Cell Mol Life Sci 2019;76:1459–71. DOI: 10.1007/s00018-018-3000-z

3. De Koning A.P., Gu W., Castoe T.A. et al. Repetitive elements may comprise over two-thirds of the human genome. PLoS Genetics 2011;7(12):e1002384. DOI: 10.1371/journal.pgen.1002384

4. Kelley D., Rinn J. Transposable elements reveal a stem cell-specific class of long noncoding RNAs. Genome Biol 2012;13(11):R107. DOI: 10.1186/gb-2012-13-11-r107

5. Gibb E.A., Brown C.J., Lam W.L. The functional role of long non-coding RNA in human carcinomas. Mol Cancer 2011;10:38. DOI: 10.1186/1476-4598-10-38

6. Мустафин Р.Н., Хуснутдинова Э.К. Роль ретроэлементов в развитии наследственных опухолевых синдромов. Успехи молекулярной онкологии 2021;8(4):42–52. DOI: 2313-805X-2021-8-4-42-52

7. Haack D.B., Toor N. Retroelement origins of pre-mRNA splicing. Wiley Interdiscip Rev RNA 2020;11(4):e1589. DOI: 10.1002/wrna.1589

8. Мустафин Р.Н. Функциональный дуализм транскриптов транспозонов в эволюции эукариотических геномов. Онтогенез 2018;4S1:3–20.

9. Ye D., Jiang D., Li Y. et al. The role of LINE-1 methylation in predicting survival among colorectal cancer patients: a meta-analysis. Int J Clin Oncol 2017;22(4):749–57. DOI: 10.1007/s10147-017-1106-1

10. Barchitta M., Quattrocchi A., Maugeri A. et al. LINE-1 hypomethylation in blood and tissue samples as an epigenetic marker for cancer risk: a systematic review and meta-analysis. PLoS One 2014;9(10):e109478. DOI: 10.1371/journal.pone.0109478

11. Ye D., Jiang D., Zhang X., Mao Y. Alu methylation and risk of cancer: a meta-analysis. Am J Med Sci 2020;359(5):271–80. DOI: 10.1016/j.amjms.2020.03.002

12. Jang H.S., Shah N.M., Du A.Y. et al. Transposable elements drive widespread expression of oncogenes in human cancer. Nat Genet 2019;51(4):611–7. DOI: 10.1038/s41588-019-0373-3

13. Rodriguez-Martin B., Alvarez E.G., Baez-Ortega A. et al. Pancancer analysis of whole genomes identifies driver rearrangements promoted by LINE-1 retrotransposition. Nat Genet 2020;52(3):306–19. DOI: 10.1038/s41588-019-0562-0

14. Steiner M.C., Marston J.L., Iniguez L.P. et al. Locus-specific characterization of human endogenous retrovirus expression in prostate, breast, and colon cancers. Cancer Res 2021;81(13):3449–60. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-20-3975

15. Lu X., Sachs F., Ramsay L. et al. The retrovirus HERVH is a long noncoding RNA required for human embryonic stem cell identity. Nat Struct Mol Biol 2014;21(4):423–5. DOI: 10.1038/nsmb.2799

16. Lu S., Zhang J., Lian X. et al. A hidden human proteome encoded by ‘non-coding’ genes. Nucleic Acids Res 2019;47(15):8111–25. DOI: 10.1093/nar/gkz646

17. Grammatikakis I., Panda A.C., Abdelmohsen K., Gorospe M. Long noncoding RNAs (lncRNAs) and the molecular hallmarks of aging. Aging (Albany NY) 2014;6(12):992–1009. DOI: 10.18632/aging.100710

18. Feschotte C. Transposable elements and the evolution of regulatory networks. Nat Rev Genet 2008;9(5):397–405. DOI: 10.1038/nrg2337

19. Hadjiargyrou M., Delihas N. The intertwining of transposable elements and non-coding RNAs. Int J Mol Sci 2013;14(7):13307–28.

20. Abdelmohsen K., Gorospe M. Noncoding RNA control of cellular senescence. Wiley Interdiscip Rev RNA 2015;6(6):615–29.

21. Jin X., Xu X., Jiang Y. et al. The endogenous retrovirus-derived long noncoding RNA TROJAN promotes triple-negative breast cancer progression via ZMYND8 degradation. Sci Adv 2019;5(3):eaat9820. DOI: 10.1126/sciadv.aat9820

22. Wu Y., Zhao Y., Huan L. et al. An LTR retrotransposon-derived long noncoding RNA lncMER52A promotes hepatocellular carcinoma progression by binding p120-Catenin. Cancer Res 2020;80(5):976–87. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-19-2115

23. Kulski J.K. Long noncoding RNA HCP5, a hybrid HLA class I endogenous retroviral gene: structure, expression, and disease associations. Cells 2019;8(5):480. DOI: 10.3390/cells8050480

24. Deng B., Xu W., Wang Z. et al. An LTR retrotransposon-derived lncRNA interacts with RNF169 to promote homologous recombination. EMBO Rep 2019;20(11):e47650. DOI: 10.15252/embr.201847650

25. Prel A., Dozier C., Combier J.P. et al. Evidence that regulation of Pri-miRNA/miRNA expression is not a general rule of miPEPs function in humans. Int J Mol Sci 2021;22(7):3432. DOI: 10.3390/ijms22073432

26. Testa U., Pelosi E., Castelli G., Labbaye C. miR-146 and miR-155: two key modulators of immune response and tumor development. Noncoding RNA 2017;3(3):22. DOI: 10.3390/ncrna3030022

27. Niu L., Lou F., Sun Y. et al. A micropeptide encoded by lncRNA MIR155HG suppresses autoimmune inflammation via modulating antigen presentation. Sci Adv 2020;6(21):eaaz2059. DOI: 10.1126/sciadv.aaz2059

28. Augoff K., McCue B., Plow E.F., Sossey-Alaoui K. MiR-31 and its host gene lncRNA LOC554202 are regulated by promoter hypermethylation in triple-negative breast cancer. Mol Canc 2012;11:5. DOI: 10.1186/1476-4598-11-5

29. Collette J., Le Bourhis X., Adriaenssens E. Regulation of human breast cancer by the long non-coding RNA H19. Int J Mol Sci 2017;18(11):2319. DOI: 10.3390/ijms18112319

30. Nie W., Ge H.J., Yang X.Q. et al. LncRNA-UCA1 exerts oncogenic functions in non-small cell lung cancer by targeting miR-193a-3p. Cancer Lett 2016;371(1):99–106. DOI: 10.1016/j.canlet.2015.11.024

31. Hsiao K.Y., Lin Y.C., Gupta S.K. et al. noncoding effects of circular RNA CCDC66 promote colon cancer growth and Metastasis. Cancer Res 2017;77(9):2339–50. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-16-1883

32. Yu J., Xu Q.G., Wang Z.G. et al. Circular RNA cSMARCA5 inhibits growth and metastasis in hepatocellular carcinoma. J Hepatol 2018;68(6):1214–27. DOI: 10.1016/j.jhep.2018.01.01

33. Hou P., Zhao Y., Li Z. et al. LincRNA-ROR induces epithelial-to-mesenchymal transition and contributes to breast cancer tumorigenesis and metastasis. Cell Death Dis 2014;5(6):e1287. DOI: 10.1038/cddis.2014.249

34. Jiang X., Zhou Y. NEAT1 contributes to breast cancer progression through modulating miR-448 and ZEB1. J Cell Physiol 2018;233(11):8558–66. DOI: 10.1002/jcp.26470

35. Chou J., Wang B., Zheng T. et al. MALAT1 induced migration and invasion of human breast cancer cells by competitively binding miR-1 with cdc42. Biochem Biophys Res Commun 2016;472(1):262–9. DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.02.102

36. Li J., Hao Y., Mao W. LincK contributes to breast tumorigenesis by promoting proliferation and epithelial-to-mesenchymal transition. J Hematol Oncol 2019;12(1):19. DOI: 10.1186/s13045-019-0707-8

37. Zhang G., Song W. Long non-coding RNA LSINCT5 inactivates Wnt/β -catenin pathway to regulate MCF-7 cell proliferation and motility through targeting the miR-30a. Ann Transl Med 2020;8(24):1635. DOI: 10.21037/atm-20-7253

38. Yang X.Z., Cheng T.T., He Q.J. et al. LINC01133 as ceRNA inhibits gastric cancer progression by sponging miR-106a-3p to regulate APC expression and the Wnt/β-catenin pathway. Mol Cancer 2018;17(1):126. DOI: 10.1186/s12943-018-0874-1

39. Guo K., Qian K., Shi Y. et al. LncRNA-MIAT promotes thyroid cancer progression and function as ceRNA to target EZH2 by sponging miR-150-5p. Cell Death Dis 2021;12(12):1097. DOI: 10.1038/s41419-021-04386-0

40. Ma X., Ren H., Zhang Y. et al. LncRNA RHPN1-AS1 inhibition induces autophagy and apoptosis in prostate cancer cells via the miR-7-5p/EGFR/PI3K/AKT/mTOR signaling pathway. Environ Toxicol 2022;37(12):3013–27. DOI: 10.1002/tox.23656

41. Yu Z., Che N., He Y., Zhang B. ceRNA network of lncRNA MIR210HG/miR-377-3p/LMX1A in malignant proliferation of glioma cells. Genes Genomics 2022;44(12):1445–55. DOI: 10.1007/s13258-022-01312-2

42. Shu C., Wang W., Wu L. et al. LINC00936/microRNA-221-3p regulates tumor progression in ovarian cancer by interacting with LAMA3. Recent Pat Anticancer Drug Discov 2023;18(1):66–79. DOI: 10.2174/1574892817666220316152201

43. Kapusta A., Feschotte C. Volatile evolution of long noncoding RNA repertoires: mechanisms and biological implication. Trends Genet 2014;30(10):439–52. DOI: 10.1016/j.tig.2014.08.004

44. Johnson R., Guigo R. The RIDL hypothesis: transposable elements as functional domains of long noncoding RNAs. RNA 2014;20(7):959–76. DOI: 10.1261/rna.044560

45. Kapusta A., Kronenberg Z., Lynch V.J. et al. Transposable elements are major contributors to the origin, diversification, and regulation of vertebrate long noncgoding RNAs. PLoS Genet 2013;9(4):e1003470. DOI: 10.1371/journal.pgen.1003470

46. Honson D.D., Macfarlan T.S. A lncRNA-like role for LINE-1s in development. Dev Cell 2018;46(2):132–4. DOI: 10.1016/j.devcel.2018.06.022

47. Zhou B., Yang H., Yang C. et al. Translation of noncoding RNAs and cancer. Cancer Lett 2021;497:89–99. DOI: 10.1016/j.canlet.2020.10.002

48. Godet Y., Moreau-Aubry A., Guilloux Y. et al. MELOE-1 is a new antigen overexpressed in melanomas and involved in adoptive T cell transfer efficiency. J Exp Med 2008;205(11):2673–82. DOI: 10.1084/jem.20081356.

49. Charpentier M., Croyal M., Carbonnelle D. et al. IRES-dependent translation of the long non coding RNA meloe in melanoma cells produces the most immunogenic MELOE antigens. Oncotarget 2016;7(37):59704–13. DOI: 10.18632/oncotarget.10923

50. Szafron L.M., Balcerak A., Grzybowska E.A. et al. The novel gene journal pre-proof 25 CRNDE encodes a nuclear peptide (CRNDEP) which is overexpressed in highly proliferating tissues. PLoS One 2015;10(5):e0127475. DOI: 10.1371/journal.pone.0127475

51. Fang J., Morsalin S., Rao V.N., Reddy E.S.P. Decoding of non-coding DNA and non-coding RNA: pri-micro RNA-encoded novel peptides regulate migration of cancer cells. J Pharm Sci Pharmacol 2017;3:23–7.

52. Kang M., Tang B., Li J. et al. Identification of miPEP133 as a novel tumor-suppressor microprotein encoded by miR-34a pri-miRNA. Mol Cancer 2020;19:143. DOI: 10.1186/s12943-020-01248-9

53. Huang J.Z., Chen M., Chen D. et al. A peptide encoded by a putative lncRNA HOXB-AS3 suppresses colon cancer growth. Mol Cell 2017;68(1):171–84.e6. DOI: 10.1016/j.molcel.2017.09.015

54. D’Lima N.G., Ma J., Winkler L. et al. A human microprotein that interacts with the mRNA decapping complex. Nat Chem Biol 2017;13(2):174–80. DOI: 10.1038/nchembio.2249

55. Zhang M., Zhao K., Xu X. et al. A peptide encoded by circular form of LINC-PINT suppresses oncogenic transcriptional elongation in glioblastoma. Nat Commun 2018;9(1):4475. DOI: 10.1038/s41467-018-06862-2

56. Zhang M., Huang N., Yang X. et al. A novel protein encoded by the circular form of the SHPRH gene suppresses glioma tumorigenesis. Oncogene 2018;37(13):1805–14. DOI: 10.1038/s41388-017-0019-9

57. Yang Y., Gao X., Zhang M. et al. Novel role of FBXW7 Circular RNA in repressing glioma tumorigenesis. J Natl Cancer Inst 2018;110(3):304–15. DOI: 10.1093/jnci/djx166

58. Ye F., Gao G., Zou Y. et al. circFBXW7 inhibits malignant progression by sponging miR-197-3p and encoding a 185-aa protein in triple-negative breast cancer. Mol Ther Nucleic Acids 2019;18:88–98. DOI: 10.1016/j.omtn.2019.07.023

59. Gu C., Zhou N., Wang Z. et al. circGprc5a promoted bladder oncogenesis and metastasis through Gprc5a-targeting peptide. Mol Ther Nucleic Acids 2018;13:633–41. DOI: 10.1016/j.omtn.2018.10.008

60. Zheng X., Chen L., Zhou Y. et al. A novel protein encoded by a circular RNA circPPP1R12A promotes tumor pathogenesis and metastasis of colon cancer via Hippo-YAP signaling. Mol Cancer 2019;18(1):47. DOI: 10.1186/s12943-019-1010-6

61. Pan Z., Cai J., Lin J. et al. A novel protein encoded by circFNDC3B inhibits tumor progression and EMT through regulating Snail in colon cancer. Mol Cancer 2020;19(1):71. DOI: 10.1186/s12943-020-01179-5

62. Liang W.C., Wong C.W., Liang P.P. et al. Translation of the circular RNA circbeta-catenin promotes liver cancer cell growth through activation of the Wnt pathway. Genome Biol 2019;20(1):84. DOI: 10.1186/s13059-019-1685-4

63. Guo B., Wu S., Zhu X. et al. Micropeptide CIP2A-BP encoded by LINC00665 inhibits triple-negative breast cancer progression. Embo J 2020;39(1):e102190. DOI: 10.15252/embj.2019102190

64. Wang Y., Wu S., Zhu X. et al. LncRNA-encoded polypeptide ASRPS inhibits triple-negative breast cancer angiogenesis. J Exp Med 2020;217(3):jem.20190950. DOI: 10.1084/jem.20190950

65. Meng N., Chen M., Chen D. et al. Small protein hidden in lncRNA LOC90024 promotes “cancerous” RNA splicing and tumorigenesis. Advanced Sci (Weinh) 2020;7(10):1903233. DOI: 10.1002/advs.201903233

66. Zhu S., Wang J.Z., Chen D. et al. An oncopeptide regulates m(6)A recognition by the m(6)A reader IGF2BP1 and tumorigenesis. Nat Commun 2020;11(1):1685. DOI: 10.1038/s41467-020-15403-9

67. Pang Y., Liu Z., Han H. et al. Peptide SMIM30 promotes HCC development by inducing SRC/YES1 membrane anchoring and MAPK pathway activation. J Hepatol 2020;73(5):1155–69. DOI: 10.1016/j.jhep.2020.05.028

68. Xiao X., Wang X., Wang Y. et al. Multi-functional peptide-microRNA nanocomplex for targeted microrna delivery and function imaging. Chemistry 2018;24(9):2277–85. DOI: 10.1002/chem.201705695


Рецензия

Для цитирования:


Мустафин Р.Н. Взаимосвязь транспозонов с длинными некодирующими РНК и пептидами в канцерогенезе. Успехи молекулярной онкологии. 2023;10(4):21-30. https://doi.org/10.17650/2313-805X-2023-10-4-21-30

For citation:


Mustafin R.N. Relationship of transposable elements with long non-coding RNAs and peptides in carcinogenesis. Advances in Molecular Oncology. 2023;10(4):21-30. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/2313-805X-2023-10-4-21-30

Просмотров: 329


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2313-805X (Print)
ISSN 2413-3787 (Online)