近年來m6A修飾是表觀轉(zhuǎn)錄修飾中的研究熱點(diǎn)，圍繞Writer、Eraser、Reader展開了多項(xiàng)研究，整個(gè)動(dòng)態(tài)可逆過程影響了被修飾分子的翻譯、剪切、轉(zhuǎn)運(yùn)和加工。疾病方面，m6A調(diào)控異?？芍苯佑绊懩[瘤發(fā)生進(jìn)展，多項(xiàng)工作已經(jīng)證明了m6A修飾在腫瘤學(xué)中的重要作用和分子機(jī)制。癌癥是研究m6A的主要生物學(xué)領(lǐng)域，在多種癌癥中，均發(fā)現(xiàn)m6A扮演不同角色，相同的regulator在不同的癌癥、甚至同一癌癥不同細(xì)胞系中功能不同，同一癌癥中功能類似的regulator干預(yù)表型也不相同。

分子細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明RNA m6A修飾的重要生物功能，但是它的臨床相關(guān)性如何？本期公眾號(hào)結(jié)合m6A在癌癥中的最新研究進(jìn)展，為大家總結(jié)重要調(diào)控蛋白在不同癌癥中的作用（回答：___蛋白在____癌癥中通過介導(dǎo)靶分子____達(dá)到促癌/抑癌的作用），討論RNA m6A在腫瘤學(xué)當(dāng)中的潛在應(yīng)用，文章觀點(diǎn)主要來自近期發(fā)表的文獻(xiàn)綜述，相關(guān)研究細(xì)節(jié)可參見原文。

一、回顧RNA修飾研究歷程和重要的m6A regulator

圖1：真核生物中的RNA修飾

20世紀(jì)50年代開始越來越多的RNA修飾被發(fā)現(xiàn)，最重要的m6A修飾是在1974年被首次提出，是包括哺乳動(dòng)物、植物、昆蟲、酵母和部分病毒在內(nèi)多個(gè)物種mRNA上豐度最高的一種修飾。隨后得益于高通量技術(shù)的快速發(fā)展和圍繞writer、eraser、reader研究的不斷開展，生物學(xué)家對(duì)于RNA修飾的了解越來越全面。

哺乳動(dòng)物中mRNA的1/3被m6A修飾，平均每個(gè)mRNA有3~5個(gè)m6A修飾片段，很多m6A位點(diǎn)是在人、鼠之間同源的，序列偏好性是DRACH，主要富集于終止密碼子附近。已知m6A廣泛存在編碼RNA、非編碼RNA，參與調(diào)控細(xì)胞生理、病理過程。整個(gè)過程動(dòng)態(tài)可逆，由writer、eraser、reader三類重要蛋白共同調(diào)控。

圖2：m6A修飾的生物學(xué)機(jī)制匯總

1. Writer蛋白（RNA m6A甲基化酶）

包括METTL3、METTL5、METTL16、ZCCHC4、METTL14、WTAP、VIRMA、ZC3H13、RBM15/15B。其中METTL3是最關(guān)鍵的甲基化酶，METTL14起到協(xié)同作用，與METTL3相互結(jié)合為METTL3提供結(jié)構(gòu)支持，從而形成甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物，跟底物RNA相互結(jié)合，WTAP的主要功能是和METTL3/METTL14復(fù)合物相互結(jié)合，幫助該復(fù)合物進(jìn)行定位，與最佳底物結(jié)合。剩余成員為輔助性的功能蛋白，如RBM15可以幫助METTL3和WTAP相互結(jié)合，CBLL1輔助核mRNA發(fā)生m6A甲基化，其中VIRMA比較關(guān)鍵，對(duì)m6A分布的區(qū)域偏好性有一定影響，是能夠幫助m6A修飾定位富集在密碼子附近；其中METTL5、METTL16核ZCCHC4可以獨(dú)立發(fā)揮生物學(xué)功能，METTL5就是一種獨(dú)立的甲基化酶，可以催化一些結(jié)構(gòu)RNA（如18S rRNA、28s rRNA、snRNA）發(fā)生m6A修飾，TRMT112同METTL5相互結(jié)合可以增強(qiáng)METTL5的生物穩(wěn)定性，METTL5和TRMT112的關(guān)系類似METTL3和METTL14。METTL16也是獨(dú)立m6A甲基化酶，結(jié)合位點(diǎn)與METTL3/METTL14的結(jié)合位點(diǎn)沒有重疊，主要調(diào)控mRNA的穩(wěn)定性和剪切過程，對(duì)METTL16的過表達(dá)或者對(duì)催化域的突變可以活化剪切過程，METTL16還可以結(jié)合U6 snRNA和大量的ncRNA、lncRNA和pre-mRNA。ZCCHC4也是一個(gè)獨(dú)立的RNA 甲基化酶，它的催化底物主要是核糖體亞基，影響翻譯、細(xì)胞增殖等過程，ZCCHC4過表達(dá)可以導(dǎo)致腫瘤形成。

2.Eraser（RNA m6A去甲基化酶）

Eraser蛋白的成員不多，僅有ALKBH5和FTO兩個(gè)蛋白。FTO同時(shí)影響內(nèi)部m6A和帽子結(jié)構(gòu)中的m6A修飾（5端cap m6Am），幾乎所有的細(xì)胞系中的mRNA內(nèi)部m6A修飾中的10%都是FTO的底物，在腦等其他代謝旺盛的器官中均有高表達(dá)，RNA 去甲基化過程在翻譯、代謝中作用非常重要。NADP結(jié)合FTO可以促進(jìn)m6A的去甲基化與脂肪生成，F(xiàn)TO的發(fā)現(xiàn)也證明了RNA甲基化過程可逆并且在病理、生理狀態(tài)下可控。ALKBH5功能同F(xiàn)TO類似，ALKBH5廣泛在各個(gè)組織器官中表達(dá)，不同組織中的FTO和ALKBH5的差異表達(dá)表明兩個(gè)蛋白以不同的信號(hào)通路發(fā)揮功能，特別的，m6A是ALKBH5是目前已知的唯一底物。

3.Reader蛋白

Reader蛋白最終決定m6A修飾mRNA的命運(yùn)，這些蛋白的異常也會(huì)影響RNA的下游代謝過程。 m6A reader由YTH功能域家族蛋白（YTHDF1-3）、YTH功能域包含蛋白（YTHDC1-2）、IGF2PBs和HNRNPs（包括hnRNPA2B1、hnRNPC、HNRNPG）組成。YTHDF1\3可以通過募集翻譯起始因子增強(qiáng)mRNA翻譯，YTHDC1可以通過募集剪切因子調(diào)控mRNA剪切過程，幫助mRNA從核轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，最近的研究發(fā)現(xiàn)YTHDC1加速一些染色體調(diào)控RNA（carRNA）的降解，可以在降低這些RNA在細(xì)胞質(zhì)中豐度的同時(shí)增強(qiáng)翻譯效率。目前IGF2BPs被認(rèn)為可以在正常或者應(yīng)激情況下穩(wěn)定靶m6A mRNA的結(jié)構(gòu)，HNRNPA2B1可以識(shí)別primary miRNA的m6a修飾位點(diǎn)并與DGCR8互作。

二、m6A與癌癥

m6A水平對(duì)腫瘤產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，已有的研究也表明m6A有可能起到促癌或者抑癌的作用，有些蛋白發(fā)揮功能確實(shí)依賴m6A修飾，接下來分別介紹m6A在不同癌癥中的研究進(jìn)展。

圖4：在人類不同癌種中的m6A修飾（不同regulator促癌、抑癌、存在爭(zhēng)議的生物作用）

1、 急性骨髓性白血病 AML

由于基因變異的影響，AML存在明顯的細(xì)胞分化缺陷和失控增長(zhǎng)，目前的治療效果欠佳。之前的研究證明METTL3和METTL14可以促進(jìn) MYC、MYB、BCL2、SP1、PTEN的翻譯，從而上調(diào)磷酸化AKT的水平；同樣，F(xiàn)TO可以增強(qiáng)白血病原癌基因介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化，抑制視黃醇酸介導(dǎo)的AML細(xì)胞分化，通過下調(diào)m6a水平調(diào)控ASB2、RARA等靶基因的mRNA合成。還有研究顯示，R-2HG抑制白血病細(xì)胞的增殖，導(dǎo)致FTO活性受到影響從而造成細(xì)胞周期阻滯，增加m6A修飾水平，減少M(fèi)YC/CEBPA轉(zhuǎn)錄本的穩(wěn)定性。Reader方面，在AML細(xì)胞中高表達(dá)的YTHDF2可以促進(jìn)腫瘤發(fā)展靶向抑制YTHDF2可以延長(zhǎng)m6A修飾轉(zhuǎn)錄本的半衰期，從而選擇性的在不改變細(xì)胞正常穩(wěn)態(tài)的情況下阻止AML細(xì)胞的起始和增殖，此外在AML中WTAP同樣上調(diào)，高表達(dá)WTAP往往預(yù)示著AML的不良預(yù)后。

2.膠質(zhì)瘤GBM

GBM是致死率非常高的原發(fā)性腦瘤，METTL3在GBM中的作用存在著爭(zhēng)議（conflicting conclusions），酶的最終作用與不同GBM細(xì)胞系的基因異質(zhì)性有關(guān)。有證明METTL3和METTL14通過下調(diào)ADAM19/EPHA3/KLF4信號(hào)通路抑制膠質(zhì)瘤母細(xì)胞GSC的生長(zhǎng)和成瘤。ALKBH5同樣在GSC當(dāng)中高表達(dá)，沉默ALKBH5抑制GSC的增值。此外ALKBH5可以介導(dǎo)FOXM1發(fā)生去甲基化，促進(jìn)細(xì)胞增殖。METTL3可以通過靶向SOX2的3UTR區(qū)域從而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，抑制METTL3能夠抑制腫瘤生長(zhǎng)，增強(qiáng)腫瘤放射敏感性，有潛力作為GBM治療的靶點(diǎn)，類似于AML、WTAP高表達(dá)同GBM病人仍是不利預(yù)后相關(guān)。

3、肺癌Lung Cancer

METTL3是通過多種機(jī)制發(fā)揮功能的肺癌原癌基因。有研究表明METTL3在不借助其他甲基化酶或reader蛋白的幫助就可以增強(qiáng)RNA翻譯效率。METTL3通過募集翻譯起始因子來增強(qiáng)翻譯效率，通過上調(diào)EGFR和TAZ促進(jìn)肺癌細(xì)胞的增長(zhǎng)和侵襲。有研究表明mir-33a通過靶向METTL3 mRNA抑制NSCLC增殖，而mir-600可以通過下調(diào)METTL3抑制肺癌細(xì)胞的遷移和增值。有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)FTO通過增強(qiáng)USP7的表達(dá)可以促進(jìn)NSLCL的增殖，過表達(dá)FTO下調(diào)MZF1的m6A水平，增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性從而上調(diào)MZF1的表達(dá)量，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的增殖和侵襲。此外，ALKBH5被認(rèn)為有可能通過減少YTHDFs介導(dǎo)的YAP表達(dá)從而抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。然而對(duì)于YTHDF1在肺癌中的作用也存在著不小的爭(zhēng)議，目前主要的研究認(rèn)為YTHDF缺陷可以通過影響cyclin D1、CDK2和CKD4的翻譯效率而抑制NSCLC細(xì)胞增殖，另一方面有研究顯示高表達(dá)YTHDF1與病人更好的預(yù)后有一定相關(guān)性并且YTHDF1能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。

4、 子宮內(nèi)膜癌

70%的子宮內(nèi)膜癌病人都會(huì)由于METTL3低表達(dá)或者M(jìn)ETTL14突變導(dǎo)致的功能缺失從而有較低的m6A水平。突變METTL14可以促進(jìn)癌癥細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，m6A水平在癌癥組織中低于癌旁組織。另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，METTL14的下調(diào)可以引起AKT通路負(fù)調(diào)控因子PHLPP2的表達(dá)下調(diào)，從而上調(diào)AKT通路正調(diào)控因子mTORC2的表達(dá)，最終促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖。FTO同樣可通過多種機(jī)制參與其發(fā)生發(fā)展，雌激素可以導(dǎo)致FTO在核中聚集，通過靶向Rapamycin細(xì)胞該通路，從而增強(qiáng)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖，雌激素還可以通過活化PI3K/AKT和MAPK信號(hào)通路來介導(dǎo)FTO過表達(dá)，最終促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖和侵襲。

5、 卵巢癌OVC

METTL3可以通過促進(jìn)miR-126-5p的加工成熟加速OVC的進(jìn)展，也有文章表明METTL3通過激活上皮到間充質(zhì)的轉(zhuǎn)變促進(jìn)OVC的生長(zhǎng)和侵襲。相比于正常組織，上皮OVC組織中ALKBH5高表達(dá)，是潛在的上皮OVC可能的原癌基因之一。IGF2BP1可以明顯促進(jìn)SRC/MAPK驅(qū)動(dòng)的OVC侵襲性生長(zhǎng)，且高表達(dá)與患者的不良預(yù)后有關(guān)。最近的研究顯示，在順鉑抗性的OVC細(xì)胞中，YTHDF1識(shí)別并結(jié)合m6A修飾的TRIM29位點(diǎn)可以加速TRIM29翻譯，因此YTHDF1也是潛在的干預(yù)靶點(diǎn)之一。

6、 乳腺癌

包括m6A在內(nèi)的各種RNA修飾肯定在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中起到了重要作用。有研究表明在乳腺癌中，METTL3和HBXIP相互作用，而HBXIP可以通過影響METTL3的3’UTR和miRNA let-7g的相互結(jié)合來抑制METTL3的表達(dá)。于此同時(shí)METTL3通過m6A修飾促進(jìn)HBXIP的表達(dá)，所以HBXIP/miRNA let-7h/METTL3三者之間形成正反饋調(diào)節(jié)，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖。LINC00942可以促進(jìn)METTL14的表達(dá)，增強(qiáng)乳腺的增值和進(jìn)展。Niu等人的研究發(fā)現(xiàn)FTO在乳腺癌中高表達(dá)，并且表達(dá)量越高，預(yù)后越差，F(xiàn)TO通過抑制BNIP3促進(jìn)乳腺癌的增殖和轉(zhuǎn)移，ALKBH5可以調(diào)控NANOG上的m6A位點(diǎn)，從而上調(diào)NANOG的表達(dá)量，敲除ALKBH5可以明顯降低NANOG上的甲基化水平，從而抑制乳腺癌的肺轉(zhuǎn)移，同時(shí)發(fā)現(xiàn)HIFs可以通過調(diào)控ZNF217來促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

7、結(jié)直腸癌CRC

在結(jié)直腸癌中，METTL3 以 m6A-IGF2BP2/3 依賴性方式作為功能性癌基因發(fā)揮作用。 癌基因c-Myc可以促進(jìn)YTHDF1的表達(dá)，誘導(dǎo)癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，增加其對(duì)化療藥物的耐藥性。 敲低 c-Myc 可通過 HIF-1a 抑制結(jié)直腸癌中 YTHDF1 的表達(dá)。 此外，癌基因c-Myc可以促進(jìn)YTHDF1的表達(dá)，誘導(dǎo)癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，增加其對(duì)化療藥物的耐藥性。YTHDF3 在體內(nèi)和體外均通過 GAS5-YAP-YTHDF3 軸負(fù)調(diào)控 lncRNA GAS5。 YTHDC2的表達(dá)與結(jié)腸癌的分期和轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。 敲低YTHDC2的表達(dá)可通過HIF-1a抑制體內(nèi)外腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。 除上述所有 m6A 相關(guān)癌基因外，在CRC中，METTL14 被證明是一種腫瘤抑制因子，通過不同的分子機(jī)制減少結(jié)直腸癌的增殖和腫瘤轉(zhuǎn)移。

8、肝癌HCC

肝細(xì)胞癌（HCC）是肝臟最常見的原發(fā)性腫瘤。有研究發(fā)現(xiàn) METTL3 可以通過 YTHDF2 依賴性轉(zhuǎn)錄調(diào)控 SOCS2 沉默來促進(jìn)肝癌細(xì)胞的進(jìn)展。進(jìn)一步研究表明，METTL14 與 DGCR8 相互作用并正向調(diào)節(jié) miRNA126 的表達(dá)。 METTL14的過表達(dá)可以抑制小鼠肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。根據(jù)這些結(jié)果，研究者推測(cè)METTL14可能通過修飾m6A來調(diào)控miRNA 126的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控其下游靶點(diǎn)，從而抑制HCC的轉(zhuǎn)移。因此，METTL14可能是HCC重要的不良預(yù)后因素。對(duì)于IGF2BP家族，IGF2BP1、IGF2BP2均被鑒定為促進(jìn)HCC的致癌基因。YTHDF2不僅作為腫瘤激活蛋白，而且作為腫瘤抑制蛋白。有研究表明，缺氧可誘導(dǎo)肝細(xì)胞癌組織中YTHDF2的表達(dá)降低。研究者還發(fā)現(xiàn) YTHDF2 的過表達(dá)抑制了 HCC 細(xì)胞的增殖并激活了 MEK 和 ERK，YTHDF2可以直接作用于EGFR mRNA的3UTR m6A修飾位點(diǎn)，導(dǎo)致EGFR mRNA降解。此外，缺氧誘導(dǎo)的ERK磷酸化也被YTHDF2阻斷，提示缺氧可以下調(diào)YTHDF2誘導(dǎo)的ERK磷酸化。 YTHDF2通過降低HCC中EGFR mRNA的穩(wěn)定性來抑制ERK/MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而抑制肝癌細(xì)胞的增殖。檢測(cè)WTAP是否與HCC患者的臨床病理因素有關(guān)，結(jié)果顯示W(wǎng)TAP在HCC中的表達(dá)水平高于癌旁組織，與預(yù)后較差有關(guān)。此外，還定義了VIRMA作為 HCC 的致癌基因。

圖5：不同regulator在不同癌癥中的表達(dá)趨勢(shì)

9、 胰腺癌

胰腺癌被認(rèn)為是一種高級(jí)別惡性腫瘤。相關(guān)研究揭示ALKBH5可能通過下調(diào)胰腺癌細(xì)胞中l(wèi)ncRNA KCNK15-AS1的甲基化并抑制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)而成為胰腺癌的潛在治療靶點(diǎn)。近期有研究發(fā)現(xiàn)METTL3低表達(dá)的胰腺癌細(xì)胞對(duì)吉西他濱、5-氟尿嘧啶、順鉑等化療藥物和放療更敏感，為胰腺癌的治療提供了潛在的靶點(diǎn)。許多研究證明，IGF2BP2在胰腺癌中過度表達(dá)，促進(jìn)了癌細(xì)胞的增殖。一項(xiàng)病例對(duì)照研究表明，F(xiàn)TO基因的變異與胰腺癌風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。 YTHDF2促進(jìn)增殖，同時(shí)抑制胰腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。

10、 胃癌GC

隨著診斷策略的改進(jìn)，診斷為早期胃癌的患者正在增加。 以往的研究表明，表觀遺傳學(xué)可能在 GC 的發(fā)生和生長(zhǎng)中發(fā)揮重要作用。 Li等通過挖掘TCGA證明FTO和ALKBH1 mRNA的高表達(dá)提示GC預(yù)后不良數(shù)據(jù)庫。 METTL3通過增加HDGF mRNA的穩(wěn)定性和激活A(yù)KT信號(hào)通路促進(jìn)GC血管生成和糖酵解。ALKBH5通過降低lncRNA NEAT1的甲基化促進(jìn)GC的侵襲和轉(zhuǎn)移。部分研究結(jié)果顯示，IGF2BP3 作為致癌基因可促進(jìn) GC 中的腫瘤進(jìn)展。敲除 METTL14（m6A 抑制）通過激活 Wnt/PI3K-AKT 信號(hào)通路促進(jìn) GC 發(fā)展，而增加 m6A 水平則逆轉(zhuǎn)了這些表型和分子變化。

從上述不同癌癥的相關(guān)結(jié)果中不難看出，目前m6A重要的regulator在調(diào)控表型方面通過不同的靶點(diǎn)分子均會(huì)產(chǎn)生重要的作用。當(dāng)然正如圖4中表示的，部分regulator的表型仍然存在爭(zhēng)議，在不同的細(xì)胞環(huán)境中所產(chǎn)生的生物學(xué)功能可能截然不同，類似的情況需要研究者進(jìn)一步細(xì)致的討論。

RNA剪切、編輯、化學(xué)修飾的過程更為精細(xì)復(fù)雜，這種表觀修飾雖然沒有改變序列本身，但是仍然能給靶分子來多樣的影響。除了部分分子的功能存在多種可能以外，m6A對(duì)非編碼RNA分子的影響仍然是個(gè)未知的問題，包括enhancer RNA、promoter-associated RNA、repeat RNAs等結(jié)構(gòu)性、重復(fù)性的非編碼分子m6A修飾會(huì)發(fā)生什么改變還需要大量的工作進(jìn)行研究討論。越來越多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)也表明，基于這些regulator設(shè)計(jì)小分子藥物進(jìn)行干預(yù)，具有提高治療化療、放療甚至免疫療法的潛力，目前仍需要大量的相關(guān)研究深入探索m6A與腫瘤的關(guān)系，才能更好的提出藥物設(shè)計(jì)策略，服務(wù)癌癥臨床治療。