文摘
N6-Methyladenosine (m6A)修改是一个动态的、可逆的甲基化修饰的N6-position腺苷。作为一种最普遍的RNA的转录后的甲基化修饰,m6A修改参与几个mRNA流程,包括核出口、拼接、翻译、和退化。一些蛋白质,如METTL3、METTL14 WTAP, ALKBH5, FTO,和YTHDF1/2/3参与甲基化。这些蛋白分为作家(METTL3, METTL14 WTAP)、橡皮擦(ALKBH5 FTO),根据其功能和读者(YTHDF1/2/3) m6A修改。多项研究表明,异常m6A修改发生在肿瘤,包括结肠癌、肝癌、乳腺癌、鼻咽癌、胃癌。m6A修饰的蛋白质参与肿瘤增殖、血管生成、转移、免疫和其他流程。,讨论m6A修改在癌症的角色,这将提高肿瘤发生的理解,以及诊断、治疗和预后的肿瘤。
1。介绍
表观遗传学是研究基因表达调控的修改不改变基因序列。高通量测序表明,三分之一至一半的mRNA转录在人类和小鼠包含m6A修改(1]。最近,研究人员发现,m6A RNA修改参与作为一个后生调节器动态和可逆控制肿瘤核糖核酸的结构和功能,包括结肠癌、肝癌、乳腺癌、鼻咽癌、胃癌(2- - - - - -4]。的m6A调节肿瘤增殖,血管生成,转移,免疫和其他流程。
作家、橡皮擦和读者调节m6A修改的甲基化过程(3]。作家和橡皮转移和去除甲基化组,分别。修改的读者认识到腺苷基地N6甲基化,从而激活下游的监管途径。这个过程涉及多个蛋白质。m6A作家包括甲基转移酶复杂,包括methyltransferase-like 3的核心组件(METTL3)和甲基转移酶14 (METTL14),以及WT1-associated蛋白质(WTAP) KIAA1429和其他监管子单元(5,6]。作者的主要作用是促进腺苷酸的mRNA m6A修改。橡皮擦是demethylases,反向m6A修改,包括α-ketoglutarate-dependent加双氧酶ALKB同族体5 (ALKBH5)和脂肪量和肥胖相关蛋白(FTO) [7]。读者认识m6A修改网站,包括YT521B同源domain-containing家族蛋白质1/2/3 (YTHDF1/2/3), YTH domain-containing蛋白质1/2 (YTHDC1/2)和胰岛素样生长因子2信使rna结合蛋白(IGF2BP)家庭8]。
在哺乳动物中,m6A修改影响核糖核酸代谢的不同方面,包括信使RNA的调节稳定、拼接、翻译效率(1,9,10),核出口(11),选择性聚腺苷酸化(12),和T细胞内稳态13]。m6A修改被证明参与基因表达的调控,新陈代谢,和其他各种生物过程。多项研究表明,m6A参与癌症和各种监管机制可能扮演重要的角色在致癌的起始和进展14]。
在本文中,我们将讨论如何m6A修改参与肿瘤增殖,血管生成,入侵,癌症治疗和免疫的影响。我们还将讨论如何修改及其调节蛋白可用于临床治疗目标,为后续研究提供建议。
2。M6A修改和扩散
m6A修改调节各种肿瘤的扩散,如直肠癌、肝癌和乳腺癌。
METTL3显著升高,促进了肿瘤细胞的增殖抑制细胞因子信号的抑制器2的表达基因在结肠癌和肝癌(15]。它最近透露,在lncRNA m6A也存在。例如,lncRNA X-inactive特定记录(XIST)下游METTL14的目标。METTL14明显增强的可拆卸的结肠癌细胞的增殖和侵袭性能力。METTL14增强m6A水平lncRNA XIST和减少了表达式。也发现m6A-methylated XIST RNA被YTHDF2认可,导致退化XIST [16]。此外,m6A的浓度还可以调节有丝分裂,从而影响肿瘤细胞增殖。通过识别m6A修改周期蛋白D1的信使rna, IGF2BP3抑制DNA复制的S期和结肠癌细胞的增殖(图1(一))[17]。
(一)
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(c)
(d)
(e)
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(g)
(h)
值得注意的是,微rna参与几个异常疾病发展过程,如肿瘤细胞增殖、转移、分化、和免疫(18,19]。研究报道,m6A,一个重要的转录后的监管机构在结直肠癌(CRC)发病机理,也涉及microRNA促进CRC扩散。你们等人观察到显著增加IGF2BP2 RAF1 mRNA的稳定性增加了阻塞mir - 195,这反过来又促进了CRC的增殖细胞(20.]。AMPK mir - 96直接目标α2,从而增加了表达FTO,随后激活MYC促进CRC的增殖细胞(图1(一))[21]。
据报道,成熟的RNA稳定器户珥调节稳定性的脱甲基信使RNA通过阻断microrna的绑定3ʹutr [22,23]。户珥被认为是一种间接m6A效应和与m6A肝癌。WTAP超表达的肝癌有助于m6A修改ETS1 mRNA,紧随其后的是明显的沉默ETS1 HuR-related的方式通过HuR-ETS1-p21 / p27轴,G2 / M期的规定,并增加进展(24]。KIAA1429优先诱发m6A修改3ʹUTR GATA3 pre-mRNA在肝癌细胞中,隔离,户珥降解GATA3 pre-mRNA,会使GATA3的表达,促进肿瘤生长,因此,(25]。然而,黄等人发现IGF2BPs招募户珥稳定RNA含有m6A修改(26]。因此,说明复杂的调节机制涉及户珥和m6A修改需要进一步研究(图1(一))。
在乳腺癌中,METTL3的表情,METTL14 KIAA1429, FTO调节。METTL3增加bcl - 2 mRNA的表达(27),会使细胞周期抑制剂p21的表达(28]。FTO介导肿瘤抑制的脱甲基BNIP3 mRNA和诱发其退化通过YTHDF2 [29日]。Lnc942直接绑定到METTL14窝藏特定METTL14绑定域(+ 176 + 265),从而稳定下游的表达和翻译目标,趋化因子受体CXCR4和CYP1B1等,促进肿瘤细胞的增殖30.)(图1(一))。
3所示。M6A修改和血管生成
血管生成是肿瘤的发展和发展的关键。它的关键是快速肿瘤扩散。血管内皮生长因子(VEGF)是前线的这个过程。VEGF是一种血管生成因子分泌肿瘤细胞或淋巴细胞和已被证明是一个主要因素在肿瘤血管生成。
在结肠癌细胞,m6A读者IGF2BP3识别和结合m6A修改网站VEGF mRNA,促进稳定和表达式。减少IGF2BP3抑制血管生成的表达下调VEGF (17]。在肺癌组织中,METTL3可以触发的拼接前体mir - 143 - 3 - p生成成熟mir - 143 - 3 - p,这目标三个结合位点vasohibin (VASH) 1启动子和抑制其表达。VASH1最初发现的第一个几个内皮细胞对血管生成的抑制作用的因素有(31日]。VASH1介导mir - 143 - 3 - p -诱导血管生成的扰动VEGFA蛋白质。VASH1可以提高蛋白酶体降解由VEGFA泛素化在肺癌细胞(32]。然而,泛素化的机制VEGFA引起VASH1尚未建立,需要进一步的研究。Hepatoma-derived生长因子(HDGF) mRNA下游是一个关键的目标METTL3在胃癌(GC)。METTL3促进m6A HDGF mRNA的修改。IGF2BP3直接识别和结合m6A网站和提高HDGF的稳定性。HDGF分泌的增加促进肿瘤血管生成(33)(图1 (b))。
此外,当YTHDF2击倒在肝癌细胞,它促进肿瘤血管正常化通过增加IL11和SERPINE2 mrna。低氧诱导因子(HIF) 1α和HIF-2α在早期血管生成发挥着互补的作用,血管重建主要是由HIF-2驱动的α(34]。在缺氧的情况下,HIF-2α异常表达,表达的差别导致了对这些YTHDF2和促进血管生成35)(图1 (b))。
Cabozantinib发挥抗肿瘤效应,针对VEGFR-2和抑制血管生成(36]。Regorafenib还能抑制肿瘤血管生成的作用于VEGF和显示重要的生存利益作为二线治疗在治疗肝细胞癌(37]。也有经典的药物治疗实体瘤,如贝伐单抗和ramucirumab,通过作用于肿瘤血管生成(38,39]。然而,这些药物是否通过一些潜在机制发挥抗肿瘤血管生成的影响相关m6A今后值得深入调查。
4所示。M6A修改和分化
最近的研究表明,在mRNA m6A修改或非编码RNA扮演着一个重要的角色在干细胞的自我更新和分化40]。急性骨髓性白血病(AML)是一种造血干细胞的恶性克隆病。终端分化逮捕和骨髓细胞的异常增殖是由骨髓细胞的生物学特性AML [41]。近年来,一些研究已经表明,m6A AML的分化有显著的影响。这些包括METTL3 METTL14, WTAP, FTO。METTL3促进白血病细胞的生长通过抑制造血干/祖细胞的分化,而击出METTL3诱导细胞分化和延迟在受体小鼠白血病的进展42]。同样,沉默METTL14可以诱导终端分化的骨髓细胞(41]。WTAP是32%的AML患者中。研究发现,淘汰赛WTAP抑制mTOR的磷酸化水平及其下游目标,p70核糖体亚基6激酶(pS6K),促进骨髓分化相关的肿瘤细胞(43]。FTO减少m6A在mRNA转录的浓度,调节目标的表达如ASB2 RARA,和抑制AML细胞的分化,ATRA诱导促进白血病的发展(40)(图1 (c))。m6A还参与调节神经胶质瘤细胞的分化。Visvanathan等人发现的表达METTL3 gsc的分化期间被削弱,而崔等人发现m6A浓度显著增加在gsc的诱导分化。这种差异可能是由于不同的通路作用于不同的分子机制通路,导致微分表达式的结果,这需要进一步研究[44,45]。
5。M6A修改和转移
转移与预后较差,在癌症患者高死亡率。m6A修改癌症转移的作用一直是一个热门研究课题。Epithelial-mesenchymal过渡(EMT)是一个重要的步骤在癌症转移。这是一个复杂的过程,不仅包括减少上皮和信息交互,但也失去上皮细胞极性(46]。钙粘蛋白的表达被认为是EMT的标志(47]。研究表明,转录因子蜗牛是一个关键的转录抑制剂在EMT(钙粘蛋白的表达48]。m6A监管转移的癌症。METTL3调节在大多数肿瘤,包括鼻咽癌(49,胃50),肝脏(51),和膀胱癌52),但它是表达下调在结肠直肠癌53]。的微分表达式METTL3在肿瘤中扮演着双重角色,这可能反映了不同的目标途径和肿瘤的异质性。窑等人发现,击出METTL3下调蜗牛的表达,从而减少了肝癌细胞体外侵袭性和EMT浓度(49]。YTHDF2减少的过度表达和稳定成熟的蜗牛mRNA在海拉细胞54)(图1 (d))。METTL3的转移机制和YTHDF2需要未来的研究。
在GC, METTL3修改ZMYM1 mRNA m6A和增强其稳定性和表达。ZMYM1然后招募CTBP LSD1 /核心复杂绑定到粘附促进剂,抑制其表达,促进了EMT和GC转移(50]。作为最常见的消化系统恶性肿瘤,GC高度转移。H3K27乙酰化作用是由p300 METTL3子活化,导致METTL3并促进转录的GC和肝转移的发生通过METTL3 / HDGF / GLUT4 ENO2通路(33]。ALKBH5减少NEAT1 m6A修改通过脱甲基,导致NEAT1浓度增加和促进EZH2超表达(55]。FTO提升MYC的表达通过减少m6A MYC的修改,最终导致增强的转移和入侵GC细胞(56]。此外,沉默HBXIP METTL3和减少MYC m6A mRNA的表达减少修改和翻译,从而抑制GC的转移和入侵细胞(57)(图1 (d))。这项研究无法验证是否HBXIP METTL3作为转录因子,应该在进一步的研究解决。
6。M6A修改和肿瘤微环境
肿瘤微环境(时间)与多个组件是一个动态的、复杂的系统,包括成纤维细胞、免疫细胞,淋巴细胞,发挥关键作用在癌症的发展和进展。肿瘤细胞之间的交互和时间是关键对于肿瘤细胞的免疫逃逸的损耗抗原呈递细胞(apc),高级招募或诱导抑制性免疫细胞,如CD4细胞+调节性T细胞亚群),骨骨髓来源抑制细胞(MDSCs),和各种细胞因子(58- - - - - -60]。它已经表明,m6A RNA修改发生的时间是很重要的介导肿瘤进展和影响肿瘤治疗结果(61年,62年]。
最近,CD4+CD25+Foxp3 Treg被强调为发挥关键的免疫抑制作用的细胞亚群在肝细胞癌(HCC)肿瘤微环境,这是至关重要的在肝癌的发展和传播(63年]。超表达METTL3抑制细胞因子的表达信号因子2 (SOCS2)通过一个m6A-YTHDF2-dependent机制,进而调节CD4的免疫抑制+CD25+Foxp3Treg细胞参与时间,最终促进肝癌细胞生长(图1 (e))[64年,65年]。
m6A协会与胰腺癌的肿瘤微环境也被观察到。的删除ALKBH5减少CD8的渗透+T细胞在胰腺癌66年]。在建立m6A-related lncRNA预后风险参考高危组患者的胰腺导管腺癌(PDAC),显著水平升高血浆B细胞和天然杀伤细胞渗透观察休息,休息时CD4记忆T细胞,单核细胞,肥大细胞浸润休息水平明显降低(图1 (e))[67年]。
转录水平的干扰素-α干扰素-β和干扰素-γ观察到被击倒后下调METTL14 / YTHDF1胃癌细胞系,而干扰素-α和干扰素-β参与促进髓样的积累时间和PD-L1在CD4的表达+CD25+亚[68年- - - - - -70年]。此外,张等人确定三种不同m6A修改模式,特征时间细胞渗透在三个模式,高度符合三immunophenotypes肿瘤免疫排斥反应,免疫炎症和免疫的沙漠。这也表明m6A的重要性在塑造不同肿瘤的免疫微环境(图1 (e))[71年]。
7所示。M6A修改和免疫
m6A RNA修改在肿瘤免疫中起着重要的作用。METTL3促进CD40的翻译、CD80和TLR4信号适配器TIRAP和增强树突状细胞(dc)的激活和T细胞体外72年]。在小鼠T细胞,删除METTL3抑制IL-7 / STAT5 / soc通路,减少体内平衡和分化(13]。此外,DCs METTL3表达式的减少会导致直流成熟障碍,进而降低的水平costimulatory分子CD40, CD80、interleukin-12和削弱了激活的T细胞在体外72年)(图1 (f))。
METTL3可以直接诱导CD33+CD11b+HLA-DR-myeloid-derived抑制细胞(MDSC)分化或宫颈鳞状细胞carcinoma-related MDSC体外分化。肿瘤浸润MDSC人口抑制T细胞的增殖和功能和诱导免疫耐受的宫颈鳞状细胞癌(73年]。在结直肠癌,缺乏METTL3或METTL14增加细胞毒性肿瘤浸润CD8 + T细胞;提高了生产干扰素(IFN)γ、CXCL9 CXCL10;,促进招聘CD4 + CD8 +和效应T细胞,抑制肿瘤的生长74年)(图1 (f))。
干扰素是一种糖蛋白与免疫调节、抗肿瘤、抗病毒和细胞增殖活动。在研究涉及m6A,发现I型干扰素的生产由dsDNA或人类巨细胞病毒()血巨细胞病毒是由m6A控制甲基转移酶亚基METTL14和demethylase ALKBH5。沉默METTL14 siRNA减少繁殖血巨细胞病毒和刺激的积累IFNB1 mRNA dsDNA或后,血巨细胞病毒而沉默ALKBH5显示相反的效果(75年)(图1(一))。人类免疫缺陷和流感病毒的复制也影响METTL3/14 m6A作家复杂,但具体的机制需要进一步研究(图1 (f))[76年]。
在黑素瘤细胞,干扰素-γ会使FTO, FTO促进抗干扰素-γ介导杀死通过其m6A demethylase活动和下游目标PD-1 (PDCD-1)趋化因子受体CXCR4和SOX10 [77年]。在肝癌,乙型肝炎病毒(HBV)促进m6A修改主机PTEN mRNA,导致减少了RNA的稳定性和减少表达式。PI3K / AKT通路可以被乙肝病毒和影响干扰素的合成,激活先天免疫抑制,促进肝癌的发展(78年]。有趣的是,干扰素,α2能增加m6A RNA修改级别的HBV pgRNA并减少其稳定性,从而抑制与乙型肝炎病毒有关的肝癌(图的发展1 (f))[79年]。
8。M6A修改和细胞凋亡
细胞凋亡是一种常见的生理现象,在多个系统的发展起着重要的作用。m6A参与肿瘤的发展和调节细胞凋亡的肿瘤。
mir - 4429目标和抑制METTL3减少SEC62 mRNA的m6A水平。最后,这个结果的稳定作用降低GC IGF2BP1 SEC62 mRNA促进细胞凋亡的细胞(80年]。进一步的研究表明,沉默HBXIP导致METTL3和促进细胞凋亡的表达减少GC细胞(57]。METTL3导致增加的消费水平的磷酸化AKT,凋亡,延迟小鼠白血病的进展(42]。同样,METTL3抑制ZNF750的表达式,然后通过NF750-FGF14促进细胞凋亡信号轴在鼻咽癌81年]。在肺癌细胞,敲门METTL3可以增加肿瘤细胞的凋亡,抑制肿瘤细胞的致瘤性(82年)(图1 (g))。然而,该机制需要进一步研究。
R-2-Hydroxyglutarate (R-2HG)直接结合FTO(参与m6A过程)和抑制其活性,从而减少m6A修改和原癌基因的稳定和CEBPA 5′utr和编码区域,导致白血病细胞的细胞凋亡83年]。另一项研究表明,FB23可以抑制FTO,显著促进体外(AML细胞的凋亡84年]。YTHDF2蛋白质减少各种m6A成绩单的半衰期,这导致白血病干细胞(LSC)功能的完整性,包括肿瘤坏死因子受体,Tnfrsf2,调节在YTHDF2-deficient LSC启动细胞凋亡85年)(图1 (g))。
9。M6A修改和临床应用
近年来,随着深入研究m6A RNA修改领域的癌症药物治疗已取得一定进展,有相关的临床应用。IGF2BP3可能用作结肠癌的预后指标(17]。KIAA1429 [25]和WTAP [24)可能是肝癌患者预后指标。
FTO白血病的一个重要标志。在体外实验中,FTO抑制剂FB23-2 FTO的表达减少,显著抑制人类主要急性髓系白血病细胞的增殖(84年]。R-2-Hydroxyglutarate (R-2-HG)也可以抑制FTO活动,从而增加m6A RNA修改R-2HG-sensitive白血病细胞,减少MYC的稳定/ CEBPA成绩单,导致相关通路的抑制。R-2HG还能抑制白血病细胞的增殖和活力通过促进细胞周期阻滞和施加几个antileukemia活动体内和体外83年]。FTO抑制剂MA-2体内治疗神经胶质瘤(一种乙酯meclofenamic酸衍生物)已被证明会抑制胶质母细胞瘤干细胞的生长(gsc)和GSC-induced肿瘤发生[45]。通过SOX2-dependent METTL3增强DNA修复途径,减少gscγ辐射的敏感性(44)(图1 (h))。
二甲双胍和5′氟尿嘧啶治疗乳腺癌的药物治疗很重要。二甲双胍,知名乳腺癌候选药物重定位展品乳腺癌细胞的抗增殖活动通过mir - 483 - 3 - p / METTL3 p21 / m6A /通路(28]。药物5′氟尿嘧啶显著减少KIAA1429 CDK1 mRNA和蛋白的表达水平,从而减少扩散和转移的乳腺癌[86年)(图1 (h))。
PD-1 PD-L1,是重要的蛋白质在肿瘤免疫中,已经成为肿瘤免疫治疗的重要目标87年]。m6A得分系统由杜等人明显相关的响应anti-PD-1 / PD-L1免疫疗法。这个评分系统艾滋病患者的临床识别可能敏感PD-1 / PD-L1免疫检查点封锁和患者适合免疫疗法,导致更高的疗效[88年]。抑制之间的交互PD-1 PD-L1能增强T细胞反应体外和调解临床抗肿瘤活性。这就是所谓的免疫检查点封锁治疗效果。沉默YTHDF1可以增强PD-L1检查站封锁[89年]。ALKBH5增强anti-PD-1免疫疗法通过调节乳酸的含量和积累肿瘤免疫细胞的时间(90年]。METTL3的损失或METTL14证明提高结直肠癌的敏感性和黑色素瘤anti-PD-1治疗(74年]。此外,淘汰赛anti-PD-1 FTO糖分会让小鼠黑色素瘤的治疗(77年)(图1 (h))。
耐药性的发展在癌症治疗中很常见。在耐药鼻咽癌细胞中,m6A修改TRIM11由METTL3促进TRIM11 mRNA的稳定性通过m6A-IGF2BP2-dependent通路,这部分增加TRIM11蛋白的表达。Upregulation TRIM11可以进一步激活β连环蛋白/ ABCC9轴,促进抗化疗在鼻咽癌91年]。Downregulation FTO和ALKBH5可以增加激活Wnt /β连环蛋白信号通路的m6A修改FZD10 mRNA和促进BRCA-deficient上皮卵巢癌细胞的抗聚(ADP-ribose)聚合酶抑制剂92年)(图1 (h))。
为癌症预后RNA甲基化分析是有价值的。羌族等人发现METTL3是一个潜在的预后标志物的表达对人类GC [33]。此外,府等人发现,读者YTHDF1也可能是有用的作为GC[预后标记8]。Kelei等人确定GC WTAP的高表达和FTO表示这些患者的不良预后。Cox回归分析表明,m6A风险评分总体生存的预后因素,和upregulation FTO在延长无复发生存方面可能是一个潜在的独立预后因素患者GC [93年]。
10。结论
作为最常见的mRNA修改,m6A RNA修改是一个复杂的细胞过程,控制疾病的发展。随着高度的出现特定的抗体和高通量测序技术的普及,研究m6A的作用在癌症的发展迅速增加。到目前为止,只有少数机制m6A被理解的作用。然而,有更多的m6A机制需要进一步研究,以便发现潜在的肿瘤诊断和治疗的目标。
缩写
| m6A: | N6-Methyladenosine |
| METTL3: | Methyltransferase-like 3 |
| METTLE4: | Methyltransferase-like 4 |
| WTAP: | WT1-associated蛋白质 |
| ALKBH5: | ALKB同族体5 |
| FTO: | 脂肪量和肥胖相关蛋白 |
| YTHDF1/2/3: | YT521B同源domain-containing家族蛋白质1/2/3 |
| YTHDC1/2: | YTH domain-containing蛋白质1/2 |
| IGF2BP: | 胰岛素样生长因子2信使rna结合蛋白 |
| XIST: | X-inactive特定的记录 |
| 低氧诱导因子: | 低氧诱导因子 |
| VEGF: | 血管内皮生长因子 |
| HDGF: | Hepatoma-derived生长因子 |
| GC: | 胃癌 |
| EMT: | Epithelial-mesenchymal过渡 |
| DCs: | 树突细胞 |
| MDSC: | Myeloid-derived抑制细胞 |
| :血巨细胞病毒 | 人类巨细胞病毒 |
| 乙肝病毒: | 乙型肝炎病毒 |
| R-2-HG: | R-2-Hydroxyglutarate |
| gsc: | 恶性胶质瘤干细胞 |
| pS6K: | p70核糖体亚基6激酶 |
| 时差: | 肿瘤微环境 |
| APC: | 抗原递呈细胞 |
| SOCS2: | 抑制细胞因子信号传导因子2 |
| PDAC: | 胰腺导管腺癌 |
| 儿童权利公约: | 结直肠癌。 |
数据可用性
没有原始数据相关的综述。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
Lielian左提出并修改了手稿。南张和宇新左cowrote这手稿和贡献了同样的工作。所有作者回顾了手稿,批准了最终版本。
确认
这项工作是支持由中国国家自然科学基金(没有。81903030),湖南省优秀青年教育援助项目(批准号18 b274页),湖南省自然科学基金、中国(没有。2021 jj40481),研究生科研创新项目南华大学(没有。S202110555298)。