2020年8月m6A RNA甲基化文章集锦一之（肿瘤篇）

原创上海天昊生物

m6A RNA甲基化相关的高分文章在8月份迎来了爆发的一个月，其中IF > 7的文章数量达到19篇，本月将分成两期（肿瘤篇和转录调控篇）将这些文献的主要研究内容呈现给大家：

RNase III DROSHA在多种癌症中上调，并通过目前尚不清楚的机制促进肿瘤进展。该研究证明了DROSHA与β-Catenin相互作用，以不依赖RNA切割的方式激活STC1，进而促进了乳腺癌干细胞样细胞(BCSC)的特性。BCSCs中被AURKA激活的m6A修饰增强了DROSHA mRNA的稳定性。AURKA通过抑制METTL14的泛素化和降解来稳定METTL14，从而促进DROSHA mRNA的甲基化。此外，AURKA与DROSHA转录本的结合进一步加强了m6A阅读器IGF2BP2的结合，从而稳定m6A修饰的DROSHA。另外，野生型的DROSHA，而不是m6A甲基化缺陷型的突变体，增强BCSC的干性维持，而抑制DROSHA 的m6A修饰减弱了BCSC性状。这一研究揭示了AURKA诱导的致癌m6A修饰作为乳腺癌中DROSHA的关键调节因子，并确定了一种新的DROSHA转录功能促进BCSC地表型。

IGF2 mRNA结合蛋白1 (IGF2BP1)是一种非催化的转录后的增强子，在实体瘤中导致肿瘤生长增加并与不良预后相关。然而，保守效应通路和靶向IGF2BP1在癌症中的可行性仍不明确。这一研究发现IGF2BP1在实体瘤中是E2F驱动的转录后增强子。IGF2BP1通过稳定编码该检查点(如E2F1)阳性调控因子的mRNA，促进G1/S细胞周期的转变。这种IGF2BP1驱动的G1细胞周期缩短依赖于3’UTR、miRNA和m6A的调控，提示肿瘤中m6A修饰可促进细胞周期进展。除了E2F转录因子外，IGF2BP1还能稳定E2F驱动的转录本，这直接表明该蛋白在E2F驱动的基因表达中的转录后超级增强子作用。小分子BTYNB通过破坏IGF2BP1-RNA的联系来扰乱这种增强子功能。在实验小鼠肿瘤模型中，BTYNB同样能够干扰E2F驱动的基因表达和肿瘤生长。

背景：胰腺癌是人类最致命的癌症之一。m6A是一种常见的真核mRNA修饰，在生理和病理过程中都发挥着重要作用。然而，它在胰腺癌中的作用仍然不明确。

方法：LC/MS用于检测胰腺癌和正常组织中m6A的水平。利用生物信息学分析、实时PCR、免疫组织化学和western blotting来确定m6A调控因子在胰腺癌中的作用。通过体外和体内模型研究METTL14的生物学效应。利用MeRIP-Seq和RNA-Seq评估METTL14的下游靶点。

结果：m6A水平在大约70%的胰腺癌样本中升高。此外，证明了METTL14是调节m6A甲基化的主要酶(甲基化的频率和位置)。METTL14过表达可通过直接靶向下游PERP mRNA，并以m6A依赖的方式在体内外显著促进胰腺癌细胞的增殖和迁移。靶腺嘌呤的甲基化导致胰腺癌细胞内的PERP mRNA周转增加，从而降低了PERP (mRNA和蛋白)水平。

结论：METTL14的上调通过m6A修饰导致PERP水平下降，促进胰腺癌的生长和转移。因此，METTL14是其潜在的治疗靶点。

背景：m6A修饰是一种新兴的表观遗传调控层次，广泛参与肝细胞癌(HCC)的致瘤性，为研究该疾病的分子发病机制提供了一个新的视角。m6A去甲基化酶之一AlkB同源物5 (ALKBH5)在HCC中的作用尚未得到充分研究。这项研究阐明了ALKBH5在HCC中的生物学特性和潜在机制。

方法：利用组织芯片和在线数据集评估ALKBH5的表达及其与HCC临床病理特征的关系。体外和体内检测了ALKBH5在HCC中的生物学效应。随后，甲基化RNA免疫沉淀测序(MeRIP-seq)联合RNA-seq (天昊生物参与其中的实验和分析工作)，通过m6A dot blot、MeRIP-qPCR、RIP-qPCR和双荧光素酶报告基因检测对ALKBH5候选靶点进行筛选和验证。

结果：发现在HCC中ALKBH5表达下调，而ALKBH5表达降低是影响HCC患者生存恶化的独立预后因素。在功能上，ALKBH5在体内外抑制HCC细胞的增殖和侵袭能力。机制上，ALKBH5介导的m6A去甲基化导致了LYPD1的转录后抑制，其可以被m6A效应因子IGF2BP1识别和稳定。此外，文章发现LYPD1与ALKBH5相比可以诱导肿瘤的致癌行为。ALKBH5/LYPD1轴的失调促进了HCC的进展。

结论：研究显示，作为肿瘤抑制因子的ALKBH5通过m6A依赖的方式降低了HCC细胞中LYPD1的表达。这项发现丰富了m6A调控肿瘤恶性程度的内容，并为HCC治疗的潜在生物标志物和治疗靶点提供了新的见解。

虽然免疫检查点阻断(ICB)疗法已经彻底改变了癌症治疗，但许多患者对ICB没有反应或产生耐药性。RNA中腺嘌呤m6A修饰调控许多病理生理过程。这项研究显示了m6A去甲基化酶Alkbh5的缺失使肿瘤对癌症免疫治疗敏感。Alkbh5对ICB期间肿瘤m6A密度和剪接事件有影响。Alkbh5调控肿瘤微环境中Mct4/Slc16a3的表达和乳酸含量，调节肿瘤浸润性Treg和骨髓源性抑制细胞的组成。重要的是，一种小分子Alkbh5抑制剂增强了癌症免疫治疗的效果。值得注意的是，黑素瘤患者的ALKBH5基因突变和表达状态与其对免疫治疗的反应相关。这一研究结果表明，肿瘤细胞中的m6A去甲基化酶有助于免疫治疗的效果，并确定ALKBH5作为一个潜在的治疗靶点，可以增强黑色素瘤、结直肠和其他潜在癌症的免疫治疗效果。

VHL抑癌基因的丢失是肾透明细胞癌的一个显著特征。VHL失活导致缺氧诱导因子(HIFs) HIF-1和HIF-2及其下游靶点的组成性激活，包括促血管生成因子VEGF和PDGF。然而，由于耐药的发展，抗血管生成药物和HIF-2抑制剂在癌症治疗中的疗效有限。这项研究使用了一个创新的计算平台，挖掘合成致死(MiSL)，通过分析原发肿瘤基因组和转录组数据来确定合成致死与VHL缺失的相互作用。利用这种方法确定了在肾细胞癌中VHL和m6A RNA去甲基化酶FTO之间的合成致死相互作用。MiSL将FTO确定为VHL的合成致死伙伴，因为在泛癌症数据集中FTO的缺失与VHL的丢失是相互排斥的。此外，与正常癌旁组织相比，VHL缺陷的ccRCC肿瘤中FTO表达增加。采用多种正交方法对FTO基因失活显示，FTO抑制选择性地降低VHL缺陷细胞在体内和体外的生长和存活。值得注意的是，FTO抑制降低了HIF野生型和HIF缺陷型肿瘤的存活率，从而确定了FTO是VHL缺陷癌症的HIF独立的一个弱点。m6A-seq和mRNA-seq综合分析发现谷氨酰胺转运蛋白SLC1A5是一个FTO靶点，可促进VHL缺陷的ccRCC细胞的代谢重编程和存活。这些发现确认FTO是治疗VHL缺陷肾细胞癌的一个潜在的不依赖HIF的治疗靶点。

背景：热休克转录因子1(HSF1)在结直肠癌(CRC)中过表达，可促进谷氨酰胺代谢和激活mTOR。这项研究揭示了HSF1肿瘤特异性过表达的机制。

方法：采用染色质免疫共沉淀、qRT-PCR、免疫组织化学染色、免疫印迹法检测HSF1表达。HSF1的翻译是通过多聚体分析和初生的蛋白质分析来探索的。应用生物素下拉和m6A RNA免疫沉淀研究RNA/RNA相互作用和m6A修饰。分析APC^min/+和APC^min/+ HSF1^+/-小鼠中HSF1与CRC的相关性。

结果：在WNT/β-catenin信号通路被pyrvinium或β-catenin敲低所抑制后，HSF1的表达和活性降低，但在氯化锂(LiCl)或β-catenin过表达后，HSF1的表达和活性升高。与LiCl处理的野生型小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)相比，LiCl处理的HSF1-KO MEF表达上调的基因要少得多。HSF1蛋白表达与在细胞系和原代组织中的β-catenin表达呈正相关。在β-catenin缺失后，HSF1 mRNA翻译受损，其m6A修饰降低，miR455-3p上调，miR455-3p可与HSF1 mRNA的3 -UTR相互作用抑制其翻译。有趣的是，抑制miR455-3p挽救了由β-catenin缺失引起的HSF1 m6A修饰和METTL3相互作用的减少。当HSF1被基因敲除或被化学抑制时，APC^min/+小鼠的肿瘤大小和数量均显著减少。

结论：β-catenin抑制miR455-3p的生成，从而刺激m6A修饰和HSF1 mRNA的后续翻译。HSF1对于β-catenin促进CRC发展具有重要意义。靶向HSF1可能是一种潜在的干预β-catenin驱动的癌症的策略。

m6A是哺乳动物中最常见的内部RNA修饰，可调节稳态及修饰的RNA转录本的功能。这项研究的目的是研究YTHDF1，m6A甲基化的关键调控因子在胃癌(GC)发生中的作用。不同人类癌症数据库的多种生物信息学分析确定了调控胃肿瘤发生的关键m6A相关基因突变。YTHDF1在大约7%的胃癌患者中发生突变，而YTHDF1的高表达与肿瘤进展更有侵袭性和较差的总生存率相关。体外和体内抑制YTHDF1均可抑制GC细胞的增殖和肿瘤发生。机制上，YTHDF1以m6A依赖的方式促进了Wnt关键受体frizzled7 (FZD7)的翻译，突变的YTHDF1增强了FZD7的表达，导致Wnt/β-catenin通路的超激活，并促进了胃癌的发生。这项结果证明了YTHDF1及其m6A介导的Wnt/β-catenin信号通路在胃癌中的致癌作用，在胃癌中提供了一种新的靶向这种表观遗传调控因子的方法。

m6A是真核生物中最常见的RNA修饰之一，主要存在于信使RNA (mRNA)中。越来越多的证据表明，m6A甲基化修饰在各种生理和病理生物过程中发挥重要作用。非编码RNA (ncRNAs)，包括miRNAs、lncRNAs和circRNAs，已知参与调节细胞分化、血管生成、免疫反应、炎症反应和癌变。据报道，m6A调控因子如METTL3、ALKBH5和IGF2BP1可对与肿瘤发生有关的ncRNAs进行m6A依赖的修饰。同时，ncRNAs可以靶向或调节m6A调节因子，从而影响癌症的发展。这篇综述主要对m6A修饰和ncRNAs在癌症中的相互作用进行了深入研究。

m6A是最丰富的mRNA修饰，由甲基转移酶复合物催化，其中甲基转移酶样3 (METTL3)是唯一的催化亚基。近年来越来越多的证据表明，METTL3在多种癌症类型中发挥关键作用，依赖或不依赖于其m6A RNA甲基转移酶活性。虽然m6A修饰在癌症中的作用已在其他报道中被广泛总结，但METTL3在各种类型癌症中的关键功能，以及METTL3作为癌症治疗的潜在靶向性尚未被强调。因此这篇综述总结了我们目前对METTL3的致癌和抑癌功能的认识，以及其潜在的分子机制。METTL3/METTL14异源二聚体的蛋白结构为潜在的靶向治疗提供了基础，本文也对此进行了讨论。

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关于天昊

天昊生物具有多年基因组、转录组和表观组等多组学检测与分析的经验，m6A RNA甲基化作为表观领域的一大热点，天昊生物自主设计了m6A调控因子（writers/erasers/readers）差异表达分析检测panel，还可以提供m6A修饰整体水平定量检测，并结合MeRIP-seq和RNA-seq挖掘受m6A调控因子影响的下游靶点，同时可对相关的靶点进行MeRIP-qPCR验证。生信团队亦可提供个性化的m6A数据库挖掘与生信分析内容。

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