RNA m6A 修飾是近期炙手可熱的熱點研究方向之一。近日,一篇在線發(fā)表在《Cancer Cell》雜志上的來自美國希望之城 Beckman 研究所陳建軍教授的綜述文章,系統(tǒng)回顧了目前編碼與非編碼 RNA 的 m6A 修飾研究進展,以及在腫瘤中的作用。
m6A 修飾指的是 RNA 中 A 堿基的 6 位 N 元素上增加一個甲基 的修飾方式,是可逆的,也是目前 RNA 中研究清楚的。具體化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下圖:
圖片來源:cancer cell
RNA m6A 修飾早報道于 1974 年,目前已經(jīng)在大部分的生物中發(fā)現(xiàn)了 RNA 的 m6A 修飾。
2011 年,研究發(fā)現(xiàn) 高度保守的 FTO 酶是一種 m6A 修飾的去修飾酶,這讓人們意識到 RNA 的 m6A 修飾是一種可逆的修飾形式 。
2012 年,發(fā)現(xiàn)通過 meRIP 在全轉(zhuǎn)錄組水平系統(tǒng)分析了細胞內(nèi)總 RNA 中 m6A 修飾的狀況。全轉(zhuǎn)錄組中 RNA 修飾的變化還催生了一個新型的生物學(xué)調(diào)控機制概念的形成——“表觀轉(zhuǎn)錄組”。
RNA m6A 修飾動態(tài)可逆
RNA 的 m6A 修飾由修飾酶和去修飾酶動態(tài)調(diào)控,這些酶被形象的稱為“Writer”和“Eraser”。
m6A Writer 酶包括 METTL3/METTL14/WTAP 復(fù)合體以及其他幾個亞基。METTL3 是核心催化亞基,催化 SAM 的甲基轉(zhuǎn)移到 A 堿基的 N6 位點。METTL14 幫助穩(wěn)定 METTL3,也可識別組蛋白的 H3K36me3 修飾,調(diào)控修飾位點選擇。METTL16,ZCCHC4 和 METTL5 則在其他 RNA 分子類型的 m6A 修飾中起作用。
RNA 的 m6A 修飾可以由 Eraser 酶催化去修飾。目前已報到的 m6A Eraser 酶包括 FTO 和 ALKBH5。其中 FTO 可以催化 m6A 或 m6Am 的去甲基化,ALKBH5 則更特異性的對 m6A 修飾起作用。
m6A 修飾對 RNA 的調(diào)控作用
m6A 修飾對 RNA 的功能等各方面都有一定的調(diào)控作用,可以通過改變結(jié)合蛋白的差異參與包括可變剪切調(diào)控,RNA 出核,RNA 降解,mRNA 特殊翻譯機制等過程的調(diào)控。
m6A 修飾的識別蛋白“Reader”是介導(dǎo)這些功能機制的重要因素。這些 Reader 分布在細胞核和細胞質(zhì)中,可以介導(dǎo)不同的作用途徑。
長鏈非編碼 RNA 也有 m6A 修飾的一些報道,例如在 lncRNA 的蛋白互作機制,miRNA 的成熟,circRNA 的翻譯等過程。
圖片來源:cancer cell
腫瘤中常見 m6A 修飾相關(guān)酶的變化
大量研究顯示三種 m6A 修飾相關(guān)酶在多種人類腫瘤中發(fā)生了一些微妙的變化,這些變化可以通過影響特定 RNA 分子或總體 RNA m6A 修飾水平,在腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用,下圖匯總了常見 m6A 修飾相關(guān)酶在腫瘤中的變化:
圖片來源:cancer cell
紅色表示類癌基因的作用;綠色代表類抑癌基因作用;黃色表示不同研究報道中情況有沖突。
腫瘤中 m6A 修飾異常的機制
除了 RNA m6A 修飾相關(guān)酶的一些變化,腫瘤中還存在其他的改變 RNA m6A 修飾的機制,包括由點突變導(dǎo)致的獲得或丟失特定 m6A 修飾的情況。
環(huán)境因素也可以通過改變 m6A 修飾狀態(tài)對腫瘤的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生影響,包括吸煙,病毒感染等致癌因素與 RNA m6A 修飾狀態(tài)有關(guān)。
圖片來源:cancer cell
靶向 RNA m6A 修飾與腫瘤治療
MO-I-500 是一種 FTO 的特異性抑制劑,可以對三陰性乳腺癌有一定的抑制作用。甲氯芬那酸(MA)對 FTO 酶也有一定的抑制作用,研究報道 MA 能夠抑制膠質(zhì)母細胞瘤的增殖。這些 RNA m6A 修飾相關(guān)酶都顯示了作為潛在腫瘤治療靶點的可能性。
免疫治療是近期腫瘤治療的熱點,m6A 修飾也參與一些腫瘤免疫治療相關(guān)基因的表達調(diào)控,包括 PD-1,CXCR4 等等,靶向干預(yù)這些基因 RNA 的 m6A 修飾也可以在腫瘤免疫治療中開辟新的思路。
圖片來源:cancer cell
本文系統(tǒng)匯總了目前在腫瘤中編碼和非編碼 RNA 的 m6A 修飾研究主要進展,感興趣的可以查閱原文哦。
總體而言 mRNA 中 m6A 修飾的研究相對充足一些,非編碼 RNA,包括 circRNA 的 m6A 修飾研究還有很多需要探索的問題,是 circRNA 研究的一個重要機會!
[1] Huang, H. et al. m(6)A Modification in Coding and Non-coding RNAs: Roles and Therapeutic Implications in Cancer. Cancer Cell. 2020.