m6A RNA甲基化是最常見(jiàn)悼凑、最豐富的真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后修飾罚屋。研究表明晦炊，m6A 在不同組織鞠鲜，細(xì)胞系中是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)路，m6A RNA 甲基化參與 RNA 的代謝過(guò)程断国，并與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)贤姆。本期著重解讀兩篇癌癥中的 m6A 研究，看一下 m6A RNA 甲基化如何玩轉(zhuǎn)高分期刊稳衬。
文獻(xiàn)一
2020年10月霞捡，南京醫(yī)科大學(xué)汪秀星課題組和美國(guó) UCSD Jeremy Rich 等課題組在Cancer Discovery上發(fā)表題為“The RNA m6A readerYTHDF2?maintains oncogene expression and is a targetable dependency in glioblastoma stem cells”的研究論文。該研究為靶向治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤提供了新的治療機(jī)會(huì)宋彼。
研究背景
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）代表了最常見(jiàn)的原發(fā)性弄砍，內(nèi)在性腦腫瘤仙畦，患者的平均生存期限制在一年以上。鑒于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞（GSC）在治療抗性音婶，血管生成慨畸，免疫逃逸和侵襲中的作用，臨床和臨床前觀察表明衣式，靶向GSC可以改善腫瘤預(yù)后神經(jīng)腫瘤學(xué)上的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究寸士。
研究方法
研究結(jié)果
1. 在 GSC 中上調(diào)的致癌轉(zhuǎn)錄本以 RNA m6A 修飾為標(biāo)志
作者利用 MeRIP-seq 對(duì) GSC 和神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）進(jìn)行 m6A 標(biāo)記的檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)碴卧，與非腫瘤對(duì)應(yīng)物相比弱卡，GSCs 的m6A 分布發(fā)生了改變。通過(guò)38個(gè) GSCs 和5個(gè) NSCs 的隊(duì)列中的 RNA-seq 數(shù)據(jù)進(jìn)行 GSEA 分析住册，具有 m6A 峰的基因在GSC 高度富集婶博，而且在 GSC 中獲得的具有 m6A 峰的基因均被上調(diào)。相反荧飞，相對(duì)于 NSC凡人、GSC 中丟失 m6A 峰的基因通常在 GSC 中被下調(diào)。而且叹阔，在 GSC 中挠轴，與癌癥干細(xì)胞相關(guān)的重要基因上獲得了 m6A 峰，包括表達(dá)增加的OLIG2?和MYC耳幢。
2.?YTHDF2?在 GSC 中表達(dá)上調(diào)岸晦，對(duì) GSC 的維持至關(guān)重要
作者為研究 m6AYTHDF?在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的功能作用，利用 CRIPR 技術(shù)檢測(cè)了YTHDF2睛藻，相對(duì)于對(duì)照 sgRNA启上，敲除YTHDF2?會(huì)降低細(xì)胞活力及減少 GSCs 中細(xì)胞球形成。為研究了YTHDF2?耗竭是否會(huì)誘導(dǎo) GSC 分化修档，正交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)碧绞，shRNA 介導(dǎo)的YTHDF2?敲低會(huì)降低 GSC 的活性，過(guò)表達(dá)的YTHDF2?可以挽救 GSC 的活性吱窝。結(jié)果表明讥邻，YTHDF2?是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤維持的一個(gè)特異性和有效的調(diào)節(jié)因子。
3.?YTHDF2?通過(guò) m6A RNA 修飾支持 GSCs 中的基因表達(dá)
作者利用 RNA-seq 檢測(cè)YTHDF2?的下游靶點(diǎn)院峡，敲除YTHDF2?可引起 GSCs 中廣泛基因表達(dá)的改變兴使，MYC?靶點(diǎn)顯著富集，而且照激，GSCs 中獲得 m6A 峰的基因更頻繁地下調(diào)发魄。通過(guò) qPCR 也驗(yàn)證了YTHDF2?敲除對(duì)MYC、VEGFA?mRNA 水平降低的作用。為了預(yù)測(cè)YTHDF2?在 GSCs 中的作用励幼，作者結(jié)合 TCGA 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤基因表達(dá)數(shù)據(jù)汰寓，發(fā)現(xiàn)YTHDF2?相關(guān)基因MYC?和E2F?靶點(diǎn)以及G2M?調(diào)節(jié)因子和氧化磷酸化介質(zhì)高度富集。這些數(shù)據(jù)表明YTHDF2?作為與 m6A 差異修飾相關(guān)的轉(zhuǎn)錄程序的調(diào)節(jié)因子苹粟。
4.?YTHDF2?通過(guò)保持?MYC?轉(zhuǎn)錄穩(wěn)定發(fā)揮 GSC 特異性依賴作用
為了確定YTHDF2?介導(dǎo)作用于 GSCs 中 MYC 的特異性有滑，作者比較了在 NSCs 和 GSCs 之間YTHDF2?缺失的影響。NSCs 中YTHDF2?敲低并不影響MYCmRNA 水平嵌削，但降低了 GSCs 中MYCmRNA 水平毛好。而且，YTHDF2?耗竭降低了GSC 的活性苛秕，而不影響 NSCs肌访。因此，YTHDF2?代表了一種 GSC 特異性依賴艇劫，通過(guò)MYC?基因的特異性穩(wěn)定支持膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的生存吼驶。
5.?IGFBP3?是 GSCs 中?YTHDF2-MYC?軸的下游靶點(diǎn)
因?yàn)?i>IGFBP3?是YTHDF2?耗盡后最高下調(diào)基因之一，作者研究了IGFBP3?是否調(diào)控YTHDF2-MYC?軸下游的細(xì)胞活力港准。IGFBP3?的缺失降低了 GSC 的活性和細(xì)胞球形成旨剥。IGFBP3?過(guò)表達(dá)挽救了 GSCs 免于YTHDF2?下調(diào)介導(dǎo)的細(xì)胞死亡。最后浅缸，作者利用20個(gè)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和20個(gè)非腫瘤腦組織中IGFBP3?的表達(dá)進(jìn)行驗(yàn)證，觀察到 GSC 中IGFBP3?mRNA 表達(dá)升高魄咕。結(jié)果表明衩椒，IGFBP3?是 GSCs 中YTHDF2-MYC?信號(hào)軸的關(guān)鍵下游效應(yīng)子。
6.?YTHDF2-MYC-IGFBP3?軸促進(jìn)體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)
為了探討在體內(nèi)靶向YTHDF2?治療的潛在益處哮兰，作者利用 CRISPR 敲除技術(shù)對(duì)原位異種移植物的小鼠進(jìn)行檢測(cè)毛萌。結(jié)果表明，與攜帶對(duì)照 sgRNA 的 GSCs 的小鼠相比喝滞，敲除YTHDF2?延長(zhǎng)了腫瘤潛伏期并減少了腫瘤體積阁将。IGFBP3 過(guò)表達(dá)恢復(fù)了YTHDF2?缺失的 GSCs 體內(nèi)成瘤能力。
研究結(jié)論
通過(guò)結(jié)合體外和體內(nèi)的 GSCs 研究右遭，該研究闡明了 m6A 介質(zhì)在 GSCs 中的功能做盅，并確定YTHDF2?是 GSCs 特異性依賴，通過(guò)穩(wěn)定MYC?轉(zhuǎn)錄物調(diào)控 GSCs 中的葡萄糖代謝窘哈。這些發(fā)現(xiàn)為靶向治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤提供了新的治療機(jī)會(huì)吹榴。
文獻(xiàn)二
2020年4月，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院洪潔團(tuán)隊(duì)在 Molecular Cancer 上發(fā)表了題為“m6A-dependent glycolysis enhances colorectal cancer progression”的研究論文滚婉。研究表明图筹，靶向METTL3?及其通路為高糖代謝的 CRC 患者提供了另一種合理的治療靶點(diǎn)。
研究背景
結(jié)直腸癌 (CRC) 是全球第四大常見(jiàn)惡性腫瘤和第三大癌癥死亡原因，而以乳酸作為糖酵解的最終產(chǎn)物远剩，被認(rèn)為是治療癌癥的一種有前途的方法扣溺。m6A 調(diào)控基因的改變?cè)诙喾N人類疾病的發(fā)病機(jī)制中起著重要的作用，但 m6A 修飾是否在 CRC 的葡萄糖代謝中起作用尚不清楚瓜晤。
研究方法
研究結(jié)果
1.?METTL3與結(jié)直腸癌糖酵解密切相關(guān)
為了探討結(jié)直腸癌（CRC）中 m6A 修飾與糖酵解代謝之間的相關(guān)性娇妓，作者對(duì)47例 CRC 患者進(jìn)行 RT-PCR分析，CRC患者中FDG 攝取與METTL3?表達(dá)之間存在最顯著的相關(guān)性活鹰。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn) CRC 患者中 FDG 攝取與METTL3?免疫組化染色存在顯著相關(guān)性哈恰。最后，作者利用 RNA-seq 比較METTL3 敲除和野生型(WT) HCT116 CRC 細(xì)胞的基因表達(dá)譜志群，METTL3敲除細(xì)胞表現(xiàn)出更高的 METTL3 表達(dá)着绷。這些結(jié)果表明METTL3?可能介導(dǎo) CRC 患者糖溶解代謝和癌變。
2.METTL3?在結(jié)直腸癌中促進(jìn)糖酵解代謝
為了弄清METTL3?的改變是否直接影響糖酵解代謝锌云，研究發(fā)現(xiàn)敲除METTL3?可顯著降低 HCT116 和 SW480 細(xì)胞的胞外酸化速率(ECAR)水平荠医，過(guò)表達(dá) METTL3 顯著提高了 DLD1 細(xì)胞的乳酸生成、葡萄糖吸收和ECAR?水平桑涎。為了闡明Mettl3?誘導(dǎo)的 CRC 糖酵解是否依賴于其甲基轉(zhuǎn)移酶功能彬向，作者通過(guò)Mettl3?野生型和突變型的研究，發(fā)現(xiàn)Mettl3?的 MTase 結(jié)構(gòu)域的缺失阻斷了Mettl3?誘導(dǎo)的糖酵解過(guò)程攻冷。這些數(shù)據(jù)表明Mettl3通過(guò)其甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域調(diào)控結(jié)直腸癌糖酵解代謝娃胆。
3. 在結(jié)直腸癌中，METLC3?誘導(dǎo)的增殖依賴于糖酵解的激活
METLC3?的敲除消除了 HCT116 細(xì)胞的細(xì)胞增殖和集落形成等曼，并且降低了 HCT116 腫瘤的生長(zhǎng)和異種移植小鼠模型中的腫瘤重量里烦。在功能分析中，METTL3?的過(guò)表達(dá)增加細(xì)胞增殖禁谦、集落形成胁黑、腫瘤的生長(zhǎng)和腫瘤的重量。2-DG（糖酵解途徑的抑制劑）處理在體外和體內(nèi)顯著阻斷了METTL3?誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖和菌落形成州泊，這些結(jié)果表明Mettl3通過(guò)調(diào)控結(jié)直腸癌糖代謝促進(jìn) CRC 進(jìn)展丧蘸。
4.METTL3?在結(jié)直腸癌中的潛在靶點(diǎn)
為了鑒定METTL3 的潛在靶標(biāo)，作者選擇了METTL3?敲除和 WT HCT116 細(xì)胞進(jìn)行 MeRIP-seq和RNA-seq遥皂，最常見(jiàn)的motif ' GGAC '在 m6a 峰中顯著富集力喷，大部分 METTL3?結(jié)合位點(diǎn)位于 CDS區(qū)，在 5'UTR 和 3'UTR 高度富集渴肉，并且 m6A在轉(zhuǎn)錄水平上發(fā)生了全局低甲基化冗懦。聯(lián)合RNA-seq數(shù)據(jù)，確定了429個(gè)低甲基化的 m6A 基因仇祭，其 mRNA 轉(zhuǎn)錄被下調(diào)披蕉，595個(gè)低甲基化的 m6A 基因，其 mRNA 轉(zhuǎn)錄被上調(diào)∶唤玻基于甲基化水平與 mRNA 表達(dá)水平都下降眯娱，找到與糖酵解密切相關(guān)的靶基因HK2?和SLC2A1(GLUT1)。
6.?HK2?和?SLC2A1?是?METTL3?在 CRC 中重要的功能靶基因
作者通過(guò) HCT116 WT 和mettl3?敲除細(xì)胞轉(zhuǎn)染 control爬凑、HK2?或SLC2A1?過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)徙缴，HK2?或SLC2A1?的異位表達(dá)部分恢復(fù)了敲除mettl3?細(xì)胞的增殖、集落形成能力和腫瘤生長(zhǎng)嘁信，而且于样，也能恢復(fù) HCT116mettl3?敲除細(xì)胞中乳酸產(chǎn)量的下降。同時(shí)潘靖，在體外和體內(nèi)穿剖，過(guò)表達(dá)SLC2A1?顯著恢復(fù)了 HCT116mettl3?敲除細(xì)胞葡萄糖攝取下降的趨勢(shì)。因此卦溢，HK2?和SLC2A1介導(dǎo)了 CRC 細(xì)胞中 METLL3 的調(diào)節(jié)功能糊余。
研究結(jié)論
METTL3?是 CRC 的一種功能性和臨床致癌基因。METTL3?通過(guò) m6A-IGF2BP2/3—依賴機(jī)制穩(wěn)定 CRC 中HK2?和SLC2A1的表達(dá)单寂。靶向METTL3?及其通路為高糖代謝的 CRC 患者提供了另一種合理的治療靶點(diǎn)贬芥。
參考文獻(xiàn)
[1] Dixit D, Prager B, GimpleShen R, et al. The RNA m6A readerYTHDF2?maintains oncogene expression and is a targetable dependency in glioblastoma stem cells[J]. Cancer Discovery, 2020.
[2] Shen C, Xuan B, Yan T, et al. M6A-dependent glycolysis enhances colorectal cancer progression[J]. Molecular Cancer, 2020, 19(1).
