HuR生物学作用及其调控自噬的相关机制研究进展

董旭 ，王超 ，周逢海

1 甘肃中医药大学第一临床医学院，兰州730000；2 甘肃省人民医院泌尿外科

自噬是一种进化上保守的细胞内稳态机制，是自噬体与溶酶体或液泡融合来降解细胞内的组分，以达到维持细胞内正常生理活动及稳态的一种细胞代谢过程，其关键作用是在代谢和细胞生存环境的压力下保护细胞［1］。然而，自噬也可以导致细胞死亡。因此，自噬被称为调控细胞生存与死亡的关键因素［2］。近年来研究显示，自噬与肿瘤的发展密切相关，关于自噬是否促进或抑制癌细胞的生长仍存在争议。自噬体形成是自噬过程中一个非常重要的步骤，由各种自噬相关基因（ATG）进行微调［3］。目前，已经在哺乳动物中发现了 30 多种 ATG［4］。人抗原R（HuR）是胚胎致死异常视觉（ELAV）家族的一员，属于RNA 结合蛋白（RBP），在自噬体的形成过程中发挥重要作用［3］。本文对HuR的生物学作用及其调控自噬的相关机制作一综述，希望能为针对自噬的临床靶向治疗提供理论依据。

1 HuR的生物学作用

HuR 是最初在果蝇中发现的ELAV 家族中的一种RBP，含有3 个RNA 识别基序（RRM）。HuR 通过转录后机制与靶mRNA 未翻译区（UTR）中富含AU的元素（ARE）结合，参与调控基因表达，影响靶区mRNA 的稳定性或翻译［5］。HuR 广泛表达，可通过调节细胞增殖、迁移、存活、死亡和自噬，在免疫反应、血管生成、转移和癌症进展等过程中发挥作用［6］。

在生理状态下，HuR 主要存在于细胞核内，受到细胞外刺激（如应激等）后，从细胞核穿梭到细胞质，维持所结合 mRNA 稳定，并促进 mRNA 翻译［7］。对于HuR 的核穿梭机制，目前发现至少有3 种信号通路与其有关，第一种是p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38/MAPK）通路，第二种是蛋白激酶C（PKC）通路，第三种是AMP 激活激酶（AMPK）通路［8-10］。HuR可通过磷酸化、甲基化、乙酰化、泛素化等途径活化，从细胞核穿梭到细胞质后，通过与靶向mRNA结合，稳定靶向mRNA结构，并促进相应蛋白翻译，从而在疾病发展中发挥作用［11］。HuR 可以与某些促进肿瘤进展的细胞因子靶mRNA 稳定结合，进而导致肿瘤细胞内促癌因子在核质中异常分布。因此，抑制HuR核穿梭可能是治疗肿瘤的一种潜在手段。

2 HuR调节自噬的相关机制

2.1 调节聚泛素结合蛋白（p62）表达 p62 也被称为多聚体1（SQSTM1），是一种多功能衔接蛋白，是自噬的选择性底物。在完整的自噬过程中，p62/SQSTM1 具有一个短的LC3 相互作用区域（LIR），该区域促进了其与LC3 的直接相互作用，并导致p62被自噬特异性降解。由于缺陷性自噬是人类肿瘤中一种常见的p62 上调机制，因此，p62 已被视为抑制自噬或自噬降解缺陷的标志物［12］。

在许多神经退行性疾病的发生、发展中，均存在RNA 结合蛋白失调和自噬/蛋白酶体途径中蛋白表达改变，如年龄相关性黄斑变性（AMD）等。p62/SQSTM1 是一种参与自噬和蛋白酶体介导的蛋白质水解的应激反应基因，在AMD 的发生中发挥重要作用［13］。HuR 是转录后因子，可在转录后水平上影响p62 表达［14］。VIIRI 等［13］研究发现，在蛋白酶体抑制剂 MG-132 的作用下，HuR 在 mRNA 和蛋白质水平上表达均上调，并且该蛋白质结合并转录后可调节人视网膜色素上皮细胞系（ARPE-19）中的SQSTM1/p62 mRNA 表达；此外，蛋白酶体抑制作用可导致SQSTM1/p62 不可逆地与核周蛋白聚集体结合。由此可见，p62 mRNA 可作为HuR 的一种靶标，并对蛋白酶体抑制的细胞应答进行正向调节。另外，PASCALE 等［15］发现，HuR 作为一种上游的调节器，可调节p62 在ARPE-19 中的表达，并且调节自噬相关基因，可作为AMD 的潜在治疗靶点。因此，HuR 的转录后调控机制可作为一种调节蛋白酶体抑制细胞效应的靶标，同时也可通过调节p62 表达而调控自噬相关基因表达，在许多神经退行性病变中发挥重要作用。

2.2 调控自噬相关蛋白Beclin1表达 Beclin1是参与自噬体早期成核的关键基因，可参与诱导植物、黏菌、线虫、果蝇、小鼠以及人类细胞中的自噬过程，同时，Beclin1 表达和相互作用是自噬过程所必需的，其在内吞运输、吞噬、控制细胞质分裂等方面均发挥重要作用［16］。因此，自噬相关基因的转录后调控网络在不同的生理条件下，以及与疾病相关的应激条件下，对自噬均有显著影响，尤其是RBP 介导的自噬调节机制。

DE 等［16］探讨了乳腺癌细胞系 MCF-7 在血清饥饿状态下的转录后调控机制，该研究通过RNA 亲和层析和共沉淀实验证实HuR 可与Beclin1 mRNA 的3'-UTR 结合，在细胞质转位后HuR 可通过增强Beclin1 mRNA 与多聚体的结合来促进Beclin1 蛋白合成，以应对血清饥饿；同时该研究也发现，HuR 部分沉默可导致Beclin1 在mRNA 和蛋白质水平上的表达降低，进而降低饥饿诱导的自噬通量。由此可见，HuR 与Beclin1的相互作用参与调节乳腺癌细胞系MCF-7 血清饥饿诱导的自噬。该结论在三阴性乳腺癌细胞系MDA-MB-231、前列腺癌细胞系PC-3中也得到了验证。ZHANG等［17］研究显示，ELAVL1/HuR 通 过 与 BECN1/Beclin1 mRNA 3′-UTR 内 富 含AU 的元素结合，从而促进自噬激活，在调节肝纤维化的铁死亡过程中具有至关重要的作用。由此可见，HuR 在转录后水平上微调Beclin1基因表达是一些细胞自噬的关键调节机制之一，通过针对相关分子机制和信号通路的深入研究，有望为自噬相关疾病的治疗提供新靶点。

2.3 调节自噬相关蛋白表达 自噬体的形成是自噬过程中的重要步骤，ATG 是其主要的调节因子，在自噬体的起始、延伸和接合过程中起着至关重要的作用［18］；同时，ATG 的翻译后修饰，包括磷酸化、泛素化、苏木酰化、乙酰化和O-GlcNAc 糖基化修饰等，均参与了自噬的动态调节［3］。HuR 作为一种多功能的基因调控因子，具有显著的转录后和翻译调控功能，在自噬体的形成中同样具有重要作用［11］。

HuR 可以通过调节SQSTM1/p62 来影响细胞自噬活性。PALANISAMY 等［19］研究发现，人肾小管上皮细胞HK-2 在缺氧条件下可过表达HuR 和自噬相关基因蛋白，如ATG7、ATG16L1 蛋白和微管结合蛋白1 轻链3Ⅱ（LC3Ⅱ）等；生物信息学预测结果显示，HuR 基序可以分别与 ATG7、ATG16L1 mRNA 3′-UTR 中的富 AU 元素特异性结合；RNA 免疫沉淀结果显示，缺氧条件下HuR 主要与ATG7 和ATG16L1 的 mRNA 结合；另外，HuR 可以通过调节LC3Ⅱ表达来促进自噬体形成。由此可见，HuR 可通过促进ATG7、ATG16L1 表达上调和自噬体形成来调节缺氧诱导的自噬。JI 等［3］研究显示，HuR 可以促进ATG5、ATG12 mRNA 的翻译，是自噬体形成过程中的中枢调节因子，HuR 和ATG 蛋白表达升高可能参与了肝癌细胞自噬的失活。因此，HuR 可通过促进ATG 蛋白表达而促进自噬体的形成，在自噬失调或平衡转移至凋亡过程中发挥重要作用。

2.4 调节特化分泌细胞（Paneth 细胞）功能 Paneth细胞是一种特殊的肠上皮细胞，可以保护宿主免受肠道病原体的侵害，对维持肠上皮细胞的内环境稳态至关重要［20］。同时，Paneth 细胞可通过自噬机制分泌溶菌酶来限制肠道细菌感染，其分泌性自噬机制的破坏会损害黏膜防御，导致相关疾病的发生［21］。

HuR 是最突出的翻译和转换调节RBP 之一，已成为肠上皮代谢的主要转录后调节因子［22］，但其对于Paneth 细胞的调节作用尚不完全明确。XIAO等［23］研 究 表 明 ，HuR 可 通 过 维 持 Toll 样 受 体 2（TLR2）在肠上皮细胞的顶面分布而增强细胞自噬活性，且HuR 可通过改变内质网驻留蛋白（PRAT4A）的表达来调节TLR2 的亚细胞运输；该研究进一步观察了HuR 通过控制TLR2 信号通路在调节Paneth 细胞功能中的作用，结果发现HuR 通过转录后控制伴侣蛋白CNPY3 的表达，来调节肠上皮细胞中TLR2 的细胞表面转运；该研究同时发现，HuR可通过编码区域（CRs）直接与Cnpy3 mRNA 相互作用，从而提高其稳定性和稳定性翻译。以上发现将RBP-HuR 与Paneth 细胞的分泌自噬联系起来，并揭示了HuR/CNPY3/TLR2 轴在肠上皮稳态中的关键作用，进而影响黏液炎症相关疾病的发生发展。XIAO 等［23］研究还发现，CNPY3 mRNA 是 HuR 的一个新靶点，HuR 与CNPY3 mRNA 的结合增加了CNPY3 mRNA的稳定性和翻译。

炎症性肠病（IBD）患者的肠道炎症和损伤/糜烂表现为HuR 表达下降和Paneth 细胞缺陷。据报道，黏液炎症相关疾病患者中普遍存在Paneth 细胞缺陷和自噬基因（如ATG16L1、ATG5 和ATG7）表达失活［24-26］，另外，有研究在肠易激综合征患者的肠上皮中观察到的肠上皮细胞异常与IBD 患者相似［26］，提示HuR 可以用于干预、保护患有严重黏膜炎症或严重外科疾病患者的肠上皮完整性，是一个很有希望的治疗靶点。

2.5 与长链非编码RNA（lncRNA）相互作用 lncRNA 是真核细胞RNA 调节因子，参与调控基因表达［27］。研究表明，lncRNA 可通过转录和翻译调节细胞过程，是疾病发病机制的调节器［28-29］。lncRNA 是自噬的调节因子，其在邻近基因表达、蛋白质激活和定位等过程中均具有重要的调节作用［30-31］。此外，lncRNA 在肿瘤相关的细胞凋亡、自噬和肿瘤转移中也具有重要的调节作用［32-33］。肺腺癌转移相关转录本1（MALAT1）是与肺腺癌转移相关的lncRNA，其在胰腺癌、肝细胞癌、前列腺癌和其他恶性肿瘤中均呈高表达［34］。然而，MALAT1 发挥促癌作用的分子机制仍不明确。LI 等［31］研究发现，MALAT1 在一些疾病中高表达，并且其过度表达与患者预后较差有关。另外，MALAT1 与LC3b mRNA 表达呈正相关关系，在MALAT1 下调后一些参与细胞自噬通量的分子表达也发生变化，包括LC3、p62和LAMP-2。

LI等［31］研究发现，MALAT1可与HuR相互作用，而沉默MALAT1 可显著增强T 细胞内抗原1（TIA-1）的转录后翻译，并可进一步抑制自噬作用；该研究推测，MALAT1 可能通过HuR/TIA-1 介导的自噬激活来调节肿瘤的发生，也可能HuR 是细胞质中MALAT1 和 TIA-1 之间的内源性信使。WANG 等［35］研究发现，lncRNA EGOT 和HuR 在转录后调控过程中存在功能交互作用。lncRNA 嗜酸性粒细胞个体发育转录本（EGOT）被认为是缺氧条件下与自噬相关的lncRNA之一。WANG等［35］研究还发现，在常氧条件下培养的肾细胞HK-2细胞中，HuR可通过增加lncRNA 的稳定性而促进EGOT 表达，而在缺氧条件下的肾细胞HK-2 细胞中，HuR 通过结合并稳定ATG7/16L1 mRNA 而抑制EGOT 表达。因此，HuR介导的ATG7/16L1 稳定化在缺氧条件时可导致细胞EGOT 表达降低，进而通过自噬体的形成而促进自噬，提示HuR-EGOT-ATG7/16L1 轴对于缺氧诱导的肾小管细胞自噬至关重要。上述研究显示，MALAT1可能通过自噬的刺激促进癌细胞增殖和转移，在胰腺癌的发生过程中发挥原癌基因的作用，同时HuR和EGOT介导的转录后功能参与了肾小管细胞的自噬调节，可能为急性肾损伤的靶向治疗提供更深入的依据。由此可见，HuR可以和lncRNA相互作用调节细胞自噬，再次证明了其可作为一种潜在的治疗靶点。

综上所述，自噬参与了癌症、神经退行性疾病、自身免疫性疾病、衰老、细胞死亡等生理病理过程，大多情况下自噬是由细胞信号传导途径的转导诱导的，同时又许多重要的自噬相关蛋白及其复合物参与，但自噬是一把“双刃剑”，尤其是在肿瘤中具有双重作用，能否作为肿瘤的治疗靶点仍需继续深入研究。HuR 通过转录后机制调控自噬相关蛋白表达，从而参与细胞自噬，但是其具体的相关分子机制及信号通路目前仍需深入研究。