RNA甲基化已经火成这样子了,你还在等什么!最新云序生物m6A“RNA甲基化”研究汇总—癌症篇

来源: 上海云序生物科技有限公司   2018-6-6   访问量:1297评论(0)

一个月发表30多篇10分以上的文章,到底是何方神圣?答案:RNA甲基化。今天小编先来介绍一下m6A RNA甲基化。

m6A是真核细胞中mRNAs丰度最高的甲基化修饰,在包括组织发育、干细胞自我更新和分化、热休克以及DNA损伤应答,母本合子(maternal-to-zygotic)转化等多个重要的生物学过程中扮演重要角色。作为m6A的Writer,MTC(m6A methyltransferase complex,m6A甲基转移酶复合物,METTL3, METTL14, WTAP以及有待确认的VIRMA,RBM15)可以催化甲基化过程,相反Eraser(包括FTO,ALKBH5)可以催化去甲基化过程。发生m6A甲基化的mRNA要依赖于Reader蛋白来识别甲基化位点从而影响其稳定性、剪切行为以及靶标mRNA的蛋白翻译。考虑到m6A在正常生物学过程当中的重要意义,m6A甲基化修饰水平调控的紊乱也会导致疾病的起始、发展和耐药等问题的出现。云序生物为您带来最新m6A研究汇总,囊括了最新有关m6A生物学功能研究的重要成果,今天为您带来该系列的癌症篇,和您一同回顾m6A在癌症领域的最新研究进展。

图1:m6A 修饰机制相关总结示意图(doi:10.1038/s41422-018-0034-6)

1. Cancer Cell: m6A调控GSC成瘤性与细胞增殖系统

IF:27.407,2017.4.10

Cancer Cell报道芝加哥大学何川教授有关m6A与GSC(Glioblastoma Stem-like Cells)成瘤与细胞增殖的最新研究,ALKBH5在GSC中通过调控下游分子FOXM1来调控GSC的自我更新与成瘤能力。实验表明,ALKBH5的高表达预示着GBM(胶质母细胞瘤)病人的不良预后,其主要机制是通过ALKBH5的去甲基化活性让下游分子FOXM1初生转录本去甲基化从而提高其蛋白表达。此外,非编码RNA分子FOXM1-AS可以增强FOXM1新生转录本和ALKBH5的相互作用,从而间接调控GSC的自我更新和增殖系统。体内体外实验表明敲除FOXM1-AS和ALKBH5均可以影响与FOXM1分子相关的GSC成瘤性。该研究揭示了RNA m6A去甲基化酶ALKBH5和m6A在胶质母细胞瘤中的重要作用。

2ALKBH5调节GSC的成瘤性和增殖系统

2. Cell: FTO/m6A/MYC/CEBPA信号通路是抗白血病的潜在靶点

IF:30.4,2018.1.11

同样来自芝加哥大学何川教授团队,Cell期刊文章报道R-2HG可以靶向FTO/m6A/MYC/CEBPA信号通路而具有抗白血病活性。R-2HG可以抑制白血病细胞增殖以及存活率,促进细胞周期阻滞(cell cycle arrest)和凋亡,因而R-2HG在体内体外均展现出抗白血病活性。从机制上讲,R-2HG可以抑制FTO(fat mass and obesity-associated protein)蛋白活性从而上调对R-2HG敏感的白血病细胞内RNA m6A的整体水平,而这一甲基化水平的上调又使MYC/CEBPA转录本稳定性降低,相关信号通路被抑制。总体来讲,虽然在IDH1/2突变的癌症细胞中R-2HG的不断积累可以促进癌症的起始发展,但是该研究表明R-2HG在FTO高表达的癌症细胞当中还是可以通过靶向FTO/m6A/MYC/CEBPA信号通路从而抑制白血病细胞的增值与细胞存活率,从而体现抗白血病活性。

图3:R-2HG可以靶向FTO/m6A/MYC/CEBPA通路而具有抗肿瘤活性

3. Cell Reports:m6A调控GSC的自我更新和肿瘤分化

IF:8.3,2017.3.14

Cell Reports杂志发表了来自芝加哥大学何川教授和美国希望城贝克曼研究所Yanhong Shi团队有关m6A甲基化修饰调控胶质母细胞瘤干细胞分化的研究成果。

RNA化学修饰在生物过程中起到重要作用,然而RNA的m6A修饰在癌症以及癌症干细胞方面的作用还并不明朗。这篇文章证明,RNA的m6A修饰对于胶质母细胞瘤干细胞(glioblastoma stem cell, GSC)的自我更新和成瘤过程都起到了至关重要的作用,敲除两个RNA甲基转移酶复合物(METTL3或者METTL14)可以明显促进GSC的增长与自我更新并增强成瘤性。相反,过表达METTL3或者抑制RNA去甲基化酶FTO可以抑制GSC增长与自我更新。此外,抑制FTO可以明显抑制癌症的发生发展并延长移植GSC小鼠的生存周期。m6A测序表明METTL3或者METTL14的敲除可以诱导RNA m6A富集并改变基因mRNA水平的表达量(如ADAM19,EPHA3和KLF4),这些表达量发生改变的基因往往在GSC当中发挥重要的生物学功能。本研究首次阐述了mRNA m6A相关机制在GSC中的重要作用并提出m6A是潜在的GSC治疗理论依据。

图4:m6A RNA甲基化调控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

芝加哥大学的何川教授和陈建军(音译)教授合作阐明了去甲基化酶FTO在急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia, AML)发生发展过程中的作用。作为第一个被发现的RNA去甲基化酶,FTO可以调控靶标mRNA的去甲基化过程,已有的研究表明FTO可以调控脑内多巴胺神经元信号转导以及脂肪生成过程中脂肪相关调控因子的mRNA剪切方式。然而作为RNA去甲基化酶,FTO在癌症发生发展过程中的重要作用还没被深入研究。AML是一种最为致命的恶性血液病,治疗难度较大,标准的化学疗法只能让一部分AML病人(35%-40%小于60周岁的患者和5%-15%大于60周岁的年患者)存活期超过5年。对于AML治疗寻找有效的靶向治疗方法是极为重要的,而这依赖于对AML药物应答和分子机制的深入了解。研究表明,在带有t(11q23)/MLL基因重排,t(15;17)/PML-RARA,FLT3-ITD以及NPM1突变的AML当中FTO高表达。FTO可以增强白血病原癌基因介导的细胞转化,通过下调mRNA m6A甲基化水平而调控靶标蛋白(如ASB2,RARA)的表达量从而抑制ATRA(all-trans-retinoic acid)诱导的AML细胞分化。该研究证明了m6A甲基化重要的生物学功能,调控癌症相关蛋白的表达量,为白血病治疗和药物治疗应答提供了更多治疗依据。

图5:FTO促进AML的发生

5. HEPATOLOGY:METTL14抑制肝癌细胞转移

IF:13.246,2016.10.24

上海第二军医大学孙树汉课题组发表文章报道METTL14抑制肝癌细胞的转移作用。本研究当中,研究者利用男女肝癌样本各20例低通量qPCR方法检测已知的RNA甲基化酶和去甲基化酶的表达,发现甲基转移酶METTL14在肝癌中显著下调。一方面METTL14下调可以引起肝癌转移,另一方面METTL14敲除导致HCC转移能力增强。本研究证明m6A修饰在肝癌细胞当中,尤其是转移性肝癌细胞水平降低,METTL14是m6A水平异常的主导因素。此外METTL14下调是无复发肝癌细胞的不良预后因子,在体内体外实验被证明与肿瘤转移显著相关。研究确认METTL14和DGCR8相互作用以依赖m6A的方式正向调控初始microRNA 126的表达,而microRNA 126可以在肿瘤转移过程中抑制METTL14。

图6:METTL14抑制肝癌细胞转移

6. Cell Stem Cell:METTL14对于AML疾病的发生发展至关重要

IF:23.394,2018.2.1

辛辛那提大学华人科学家陈建军教授实验室研究了m6A甲基化在白血病当中的重要作用。研究表明,METTL14在正常HSPCs(hematopoietic stem/progenitor cell)以及带有原癌融合蛋白t(11q34),t(15;17)或者t(8;21)的AML(急性髓细胞样白血病)细胞中高表达,在骨髓分化过程中表达下调。沉默METTL4能够促进正常HSPC和AML的细胞终末髓系分化,并且抑制AML细胞的更新和增值。从机制上讲,METTL14通过m6A修饰调节靶基因(如:MYB,MYC)发挥致癌作用,但是METTL14蛋白本身受SPI1负调控。总之,该研究揭示了SPI1-METTL1-MYB信号体系在髓细胞和白血病中的作用,并强调了METTL14调控m6A修饰在正常和恶性造血中的关键作用。

图7:SP1-METTL14-MYB/MYC信号轴在白血病发生过程中的重要作用

7. Nature Medicine:METTL3调控正常造血干细胞和白血病细胞的髓系分化

IF:29.886,2017.9.18

来自康奈尔大学Samie R Jaffrey科研团队的最新研究结果表明,METTL3调控正常造血干细胞和白血病细胞的髓系分化。虽然m6A是丰度很高的mRNA甲基化修饰,但是m6A是否可以调控正常以及恶性骨髓造血干细胞的分化过程还是未知。该研究表明通过shRNA的方法在HSPC(人造血干细胞/前体细胞)当中敲除METTL3可以促进其细胞分化并伴随细胞增值活性的下调。相反如果过表达METTL3抑制细胞分化而促进细胞的增值。在急性髓系白血病(AML)细胞中的METTL3 mRNA和蛋白表达量要明显高于HSPCs以及其他肿瘤细胞中。此外,在小鼠体内敲除METTL3可以延迟白血病的进展,在人的髓系白血病细胞系中敲除METTL3则能够诱导细胞分化和凋亡。单碱基分辨的高通量测序手段发现在人急性髓系白血病MOLM-13细胞系中,m6A可以上调c-MYC,BCL2以及PTEN基因的mRNA水平。总体来讲,这份研究提供了更多METTL3可以作为髓系白血病治疗潜在靶点的依据。

图8:m6A甲基化可以促进白血病发病

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