最新云序生物m6A“RNA甲基化”研究匯總—癌癥篇

瀏覽次數(shù)：5073　發(fā)布日期：2018-6-11　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

一個(gè)月發(fā)表30多篇10分以上的文章，到底是何方神圣？答案：RNA甲基化。今天小編先來介紹一下m6A RNA甲基化。

m6A是真核細(xì)胞中mRNAs豐度最高的甲基化修飾，在包括組織發(fā)育、干細(xì)胞自我更新和分化、熱休克以及DNA損傷應(yīng)答，母本合子(maternal-to-zygotic)轉(zhuǎn)化等多個(gè)重要的生物學(xué)過程中扮演重要角色。作為m6A的Writer，MTC（m6A methyltransferase complex，m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物，METTL3, METTL14, WTAP以及有待確認(rèn)的VIRMA，RBM15）可以催化甲基化過程，相反Eraser（包括FTO，ALKBH5)可以催化去甲基化過程。發(fā)生m6A甲基化的mRNA要依賴于Reader蛋白來識(shí)別甲基化位點(diǎn)從而影響其穩(wěn)定性、剪切行為以及靶標(biāo)mRNA的蛋白翻譯�？紤]到m6A在正常生物學(xué)過程當(dāng)中的重要意義，m6A甲基化修飾水平調(diào)控的紊亂也會(huì)導(dǎo)致疾病的起始、發(fā)展和耐藥等問題的出現(xiàn)。云序生物為您帶來最新m6A研究匯總，囊括了最新有關(guān)m6A生物學(xué)功能研究的重要成果，今天為您帶來該系列的癌癥篇，和您一同回顧m6A在癌癥領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。

圖1：m6A 修飾機(jī)制相關(guān)總結(jié)示意圖（doi:10.1038/s41422-018-0034-6）

1. Cancer Cell: m6A調(diào)控GSC成瘤性與細(xì)胞增殖系統(tǒng)

IF：27.407，2017.4.10

Cancer Cell報(bào)道芝加哥大學(xué)何川教授有關(guān)m6A與GSC（Glioblastoma Stem-like Cells）成瘤與細(xì)胞增殖的最新研究，ALKBH5在GSC中通過調(diào)控下游分子FOXM1來調(diào)控GSC的自我更新與成瘤能力。實(shí)驗(yàn)表明，ALKBH5的高表達(dá)預(yù)示著GBM（膠質(zhì)母細(xì)胞瘤）病人的不良預(yù)后，其主要機(jī)制是通過ALKBH5的去甲基化活性讓下游分子FOXM1初生轉(zhuǎn)錄本去甲基化從而提高其蛋白表達(dá)。此外，非編碼RNA分子FOXM1-AS可以增強(qiáng)FOXM1新生轉(zhuǎn)錄本和ALKBH5的相互作用，從而間接調(diào)控GSC的自我更新和增殖系統(tǒng)。體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)表明敲除FOXM1-AS和ALKBH5均可以影響與FOXM1分子相關(guān)的GSC成瘤性。該研究揭示了RNA m6A去甲基化酶ALKBH5和m6A在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的重要作用。

圖2：ALKBH5調(diào)節(jié)GSC的成瘤性和增殖系統(tǒng)

2. Cell: FTO/m6A/MYC/CEBPA信號(hào)通路是抗白血病的潛在靶點(diǎn)

IF：30.4，2018.1.11

同樣來自芝加哥大學(xué)何川教授團(tuán)隊(duì)，Cell期刊文章報(bào)道R-2HG可以靶向FTO/m6A/MYC/CEBPA信號(hào)通路而具有抗白血病活性。R-2HG可以抑制白血病細(xì)胞增殖以及存活率，促進(jìn)細(xì)胞周期阻滯（cell cycle arrest）和凋亡，因而R-2HG在體內(nèi)體外均展現(xiàn)出抗白血病活性。從機(jī)制上講，R-2HG可以抑制FTO（fat mass and obesity-associated protein）蛋白活性從而上調(diào)對R-2HG敏感的白血病細(xì)胞內(nèi)RNA m6A的整體水平，而這一甲基化水平的上調(diào)又使MYC/CEBPA轉(zhuǎn)錄本穩(wěn)定性降低，相關(guān)信號(hào)通路被抑制�？傮w來講，雖然在IDH1/2突變的癌癥細(xì)胞中R-2HG的不斷積累可以促進(jìn)癌癥的起始發(fā)展，但是該研究表明R-2HG在FTO高表達(dá)的癌癥細(xì)胞當(dāng)中還是可以通過靶向FTO/m6A/MYC/CEBPA信號(hào)通路從而抑制白血病細(xì)胞的增值與細(xì)胞存活率，從而體現(xiàn)抗白血病活性。

圖3：R-2HG可以靶向FTO/m6A/MYC/CEBPA通路而具有抗腫瘤活性

3. Cell Reports：m6A調(diào)控GSC的自我更新和腫瘤分化

IF：8.3，2017.3.14

Cell Reports雜志發(fā)表了來自芝加哥大學(xué)何川教授和美國希望城貝克曼研究所Yanhong Shi團(tuán)隊(duì)有關(guān)m6A甲基化修飾調(diào)控膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞分化的研究成果。

RNA化學(xué)修飾在生物過程中起到重要作用，然而RNA的m6A修飾在癌癥以及癌癥干細(xì)胞方面的作用還并不明朗。這篇文章證明，RNA的m6A修飾對于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞(glioblastoma stem cell, GSC)的自我更新和成瘤過程都起到了至關(guān)重要的作用，敲除兩個(gè)RNA甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物（METTL3或者M(jìn)ETTL14）可以明顯促進(jìn)GSC的增長與自我更新并增強(qiáng)成瘤性。相反，過表達(dá)METTL3或者抑制RNA去甲基化酶FTO可以抑制GSC增長與自我更新。此外，抑制FTO可以明顯抑制癌癥的發(fā)生發(fā)展并延長移植GSC小鼠的生存周期。m6A測序表明METTL3或者M(jìn)ETTL14的敲除可以誘導(dǎo)RNA m6A富集并改變基因mRNA水平的表達(dá)量（如ADAM19，EPHA3和KLF4），這些表達(dá)量發(fā)生改變的基因往往在GSC當(dāng)中發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。本研究首次闡述了mRNA m6A相關(guān)機(jī)制在GSC中的重要作用并提出m6A是潛在的GSC治療理論依據(jù)。

圖4：m6A RNA甲基化調(diào)控GSC的自我更新和成瘤性

4. Cancer Cell: FTO在AML中扮演原癌基因的角色

IF：26.7，2017.1.9

芝加哥大學(xué)的何川教授和陳建軍（音譯）教授合作闡明了去甲基化酶FTO在急性髓細(xì)胞白血�。╝cute myeloid leukemia, AML）發(fā)生發(fā)展過程中的作用。作為第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的RNA去甲基化酶，F(xiàn)TO可以調(diào)控靶標(biāo)mRNA的去甲基化過程，已有的研究表明FTO可以調(diào)控腦內(nèi)多巴胺神經(jīng)元信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及脂肪生成過程中脂肪相關(guān)調(diào)控因子的mRNA剪切方式。然而作為RNA去甲基化酶，F(xiàn)TO在癌癥發(fā)生發(fā)展過程中的重要作用還沒被深入研究。AML是一種最為致命的惡性血液病，治療難度較大，標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)療法只能讓一部分AML病人（35%-40%小于60周歲的患者和5%-15%大于60周歲的年患者）存活期超過5年。對于AML治療尋找有效的靶向治療方法是極為重要的，而這依賴于對AML藥物應(yīng)答和分子機(jī)制的深入了解。研究表明，在帶有t(11q23)/MLL基因重排，t(15;17)/PML-RARA，F(xiàn)LT3-ITD以及NPM1突變的AML當(dāng)中FTO高表達(dá)。FTO可以增強(qiáng)白血病原癌基因介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化，通過下調(diào)mRNA m6A甲基化水平而調(diào)控靶標(biāo)蛋白（如ASB2，RARA）的表達(dá)量從而抑制ATRA（all-trans-retinoic acid）誘導(dǎo)的AML細(xì)胞分化。該研究證明了m6A甲基化重要的生物學(xué)功能，調(diào)控癌癥相關(guān)蛋白的表達(dá)量，為白血病治療和藥物治療應(yīng)答提供了更多治療依據(jù)。

圖5：FTO促進(jìn)AML的發(fā)生

5. HEPATOLOGY：METTL14抑制肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移

IF：13.246，2016.10.24

上海第二軍醫(yī)大學(xué)孫樹漢課題組發(fā)表文章報(bào)道METTL14抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移作用。本研究當(dāng)中，研究者利用男女肝癌樣本各20例低通量qPCR方法檢測已知的RNA甲基化酶和去甲基化酶的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)甲基轉(zhuǎn)移酶METTL14在肝癌中顯著下調(diào)。一方面METTL14下調(diào)可以引起肝癌轉(zhuǎn)移，另一方面METTL14敲除導(dǎo)致HCC轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)。本研究證明m6A修飾在肝癌細(xì)胞當(dāng)中，尤其是轉(zhuǎn)移性肝癌細(xì)胞水平降低，METTL14是m6A水平異常的主導(dǎo)因素。此外METTL14下調(diào)是無復(fù)發(fā)肝癌細(xì)胞的不良預(yù)后因子，在體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)被證明與腫瘤轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)。研究確認(rèn)METTL14和DGCR8相互作用以依賴m6A的方式正向調(diào)控初始microRNA 126的表達(dá)，而microRNA 126可以在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中抑制METTL14。

圖6：METTL14抑制肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移

6. Cell Stem Cell：METTL14對于AML疾病的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要

IF：23.394，2018.2.1

辛辛那提大學(xué)華人科學(xué)家陳建軍教授實(shí)驗(yàn)室研究了m6A甲基化在白血病當(dāng)中的重要作用。研究表明，METTL14在正常HSPCs（hematopoietic stem/progenitor cell）以及帶有原癌融合蛋白t（11q34），t（15；17）或者t（8；21）的AML（急性髓細(xì)胞樣白血�。┘�(xì)胞中高表達(dá)，在骨髓分化過程中表達(dá)下調(diào)。沉默METTL4能夠促進(jìn)正常HSPC和AML的細(xì)胞終末髓系分化，并且抑制AML細(xì)胞的更新和增值。從機(jī)制上講，METTL14通過m6A修飾調(diào)節(jié)靶基因（如：MYB，MYC）發(fā)揮致癌作用，但是METTL14蛋白本身受SPI1負(fù)調(diào)控�？傊撗芯拷沂玖薙PI1-METTL1-MYB信號(hào)體系在髓細(xì)胞和白血病中的作用，并強(qiáng)調(diào)了METTL14調(diào)控m6A修飾在正常和惡性造血中的關(guān)鍵作用。

圖7：SP1-METTL14-MYB/MYC信號(hào)軸在白血病發(fā)生過程中的重要作用

7. Nature Medicine：METTL3調(diào)控正常造血干細(xì)胞和白血病細(xì)胞的髓系分化

IF：29.886，2017.9.18

來自康奈爾大學(xué)Samie R Jaffrey科研團(tuán)隊(duì)的最新研究結(jié)果表明，METTL3調(diào)控正常造血干細(xì)胞和白血病細(xì)胞的髓系分化。雖然m6A是豐度很高的mRNA甲基化修飾，但是m6A是否可以調(diào)控正常以及惡性骨髓造血干細(xì)胞的分化過程還是未知。該研究表明通過shRNA的方法在HSPC（人造血干細(xì)胞/前體細(xì)胞）當(dāng)中敲除METTL3可以促進(jìn)其細(xì)胞分化并伴隨細(xì)胞增值活性的下調(diào)。相反如果過表達(dá)METTL3抑制細(xì)胞分化而促進(jìn)細(xì)胞的增值。在急性髓系白血病（AML）細(xì)胞中的METTL3 mRNA和蛋白表達(dá)量要明顯高于HSPCs以及其他腫瘤細(xì)胞中。此外，在小鼠體內(nèi)敲除METTL3可以延遲白血病的進(jìn)展，在人的髓系白血病細(xì)胞系中敲除METTL3則能夠誘導(dǎo)細(xì)胞分化和凋亡。單堿基分辨的高通量測序手段發(fā)現(xiàn)在人急性髓系白血病MOLM-13細(xì)胞系中，m6A可以上調(diào)c-MYC，BCL2以及PTEN基因的mRNA水平�？傮w來講，這份研究提供了更多METTL3可以作為髓系白血病治療潛在靶點(diǎn)的依據(jù)。