客户文章 | m6A去甲基酶FTO通过自噬抑制口腔鳞癌发展

2025-06-18 19:51:34 发布在综合问答

导读客户文章 | m6A去甲基酶FTO通过自噬抑制口腔鳞癌发展答m6A是真核生物中最丰富的内源性mRNA修饰，在肿瘤发生中起着重要作用，然而，其内在机制仍不十分清楚。来自中山大学口腔医院的...

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本文目录导航：

1、客户文章 | m6A去甲基酶FTO通过自噬抑制口腔鳞癌发展
2、如何实现m6A位点突变
3、m6a甲基化名词解释
4、m6A-RNA 甲基化 - MedChemExpress

客户文章 | m6A去甲基酶FTO通过自噬抑制口腔鳞癌发展

答m6A是真核生物中最丰富的内源性mRNA修饰，在肿瘤发生中起着重要作用，然而，其内在机制仍不十分清楚。来自中山大学口腔医院的研究团队在今年5月份在线发表了m6A修饰与口腔鳞状细胞癌（OSCC）相关研究成果[1]。研究者建立了雷帕霉素（rapamycin）诱导自噬的细胞模型来筛选m6A修饰酶，发现m6A去甲基化酶FTO通过靶向编码eIF4G1（真核细胞翻译起始因子γ1）的基因，在OSCC的自噬和肿瘤发生中起关键作用。敲除OSCC细胞系中FTO的表达，会导致eIF4G1的下调，同时增强自噬潮（或称自噬通量）和抑制肿瘤发生。雷帕霉素还会抑制FTO活性，直接靶向eIF4G1转录本，以m6A依赖方式介导其表达。双荧光素酶报告和突变实验证实，YTHDF2靶向eIF4G1。最后，在FTO沉默后，YTHDF2捕获含有m6A的eIF4G1转录本，导致mRNA降解和eIF4G1蛋白表达水平下降，从而促进自噬、减少肿瘤发生。因此，雷帕霉素可能通过调节m6A水平，决定OSCC的自噬潮，从而影响癌细胞的生物学特性。这一发现拓宽了我们对肿瘤发生过程中自噬和RNA甲基化之间的相互作用的理解，对于OSCC治疗策略的制定至关重要。

meRIP-seq、m6A修饰定量、基因半衰期检测等

这篇文章的主要研究思路整理如下图：

在研究伊始，OSCC发生发展是否涉及RNA修饰仍是一个问号，于是研究者首先对这个问题做了一个初步的鉴定：

1.比较OSCC和癌旁组织的整体m6A水平；

2.检测多种m6A修饰相关的蛋白的表达水平，包括METTL3、METTL14、WTAP、FTO和ALKBH5。

研究者通过实验发现在自噬细胞模型中，FTO表达水平的减少最显著，于是以FTO为研究对象，通过沉默FTO以及自噬抑制剂处理，一系列实验验证（详见研究路线图），证明FTO对OSCC细胞的作用。

研究至此，meRIP-seq登场了：通过对雷帕霉素诱导的自噬OSCC细胞进行 meRIP-seq 及生信分析，GO和KEGG的分析结果显示涉及自噬相关的基因（图2d），研究者取了自噬相关基因和m6A调控基因的交集，有30个（图2e）。

30个基因之中，包括了已有研究表明能够抑制自噬的eIF4G1基因。

于是接下来，就可以愉快地开展针对eIF4G1的基因功能研究了！

首先，可以进一步鉴定eIF4G1的m6A水平变化，这里可以采用 m6A-qPCR 技术，对特定的基因进行精确的m6A修饰水平定量。

然后，关于m6A修饰如何调控下游基因，有潜在的不同的机制，包括影响基因可变剪切、影响RNA稳定性、影响基因翻译效率等。

本研究猜测m6A可能在自噬的过程中诱发了eIF4G1的降解。YFHDF2就是和衰减相关的m6A reader，研究者沉默了YTHDF2，检测eIF4G1的半衰期，发现降解效率减缓了，即 RNA的稳定性发生了变化。

后续研究者还进行了很完整的体内外实验来研究FTO、YTHDF2是如何调控eIF4G1，影响OSCC细胞发展的（具体可看研究思路图）。

这篇文章的研究思路很经典，包括刚接触m6A修饰课题的时候从何入手进行初筛，如何寻找m6A修饰相关蛋白，怎样挖掘m6A修饰调控的靶基因，可以从哪些方面进一步揭示m6A修饰背后的调控机制。

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[1] Wang F, Liao Y, Zhang M, et al. N6-methyladenosine demethyltransferase FTO-mediated autophagy in malignant development of oral squamous cell carcinoma. Oncogene 2021 Jun;40(22).

[2] Nombela P, Miguel-López B, Blanco S. The role of mA, mC and Ψ RNA modifications in cancer: Novel therapeutic opportunities. ：Mol Cancer 2021 01 18;20(1).

如何实现m6A位点突变

答可以通过m6A-seq, RNA-seq, 双荧光素酶实验等手段，研究7种人类组织中的m6A位点。

m6A是mRNA中普遍存在的一种内部修饰，通过多种机制，比如调控mRNA的剪接、表达、降解、翻译等对mRNA的命运产生不同影响。为了探究m6A修饰在不同组织之间、不同发育阶段的差异，m6A位点在转录本上的位置分布，以及这些分布差异可能对基因调控的进化产生怎样的影响，近期Nucleic Acid Research (IF=11.147)杂志上发表了一篇文章Dynamic landscape and evolution of m6A methylation in human, 通过对9种人类组织的m6A测序，分析了m6A甲基化位点在不同组织中的分布特点、潜在调控机制和进化。

m6a甲基化名词解释

答m6a甲基化名词解释：mRNA中，5'帽结构的甲基化很常见，腺苷的N6位置上(m6A)的甲基化也较为常见，tRNA是修饰最多的RNA，嘌呤上的甲基化很常见。

DNA甲基化是与基因表达的沉默相关的一种表观遗传修饰。Daniel Tenen及同事提出，活性转录直接调控DNA甲基化的水平。来自被研究很透彻的甲基化敏感基因CEBPA的一个非编码RNA与DNA甲基转移酶DNMT1相互作用，阻止在CEBPA位点上的甲基化，从而帮助CEBPA表达。

类型

甲基化包括DNA甲基化和蛋白质甲基化，DNA甲基化：脊椎动物的DNA甲基化一般发生在CpG位点（胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤位点，即DNA序列中胞嘧啶后紧连鸟嘌呤的位点）。经DNA甲基转移酶催化胞嘧啶转化为5-甲基胞嘧啶。人类基因中约80%-90%的CpG位点已被甲基化，但是在某些特定区域，如富含胞嘧啶和鸟嘌呤的CpG岛则未被甲基化。

m6A-RNA 甲基化 - MedChemExpress

答近期，美国康奈尔大学 Samie R. Jaffrey 研究组在 Cell 上发表了题为 “ A Unified Model for the Function of YTHDF Proteins in Regulating m6A-Modified mRNA ” 的研究，揭示了 YTHDF 蛋白调节 m6A 修饰的 mRNA 的功能统一模型。

与“不同的 m6A 位点结合不同的 DF 蛋白”的主流观点不同，该研究人员发现，所有 m6A 位点与三个 DF 蛋白都以基本相似的方式结合，它们以冗余的作用方式诱导同一子集的 mRNA 降解，没有证据表明它们能直接促进翻译。

图 1.YTHDF 蛋白调控m6A 修饰的 mRNA 的功能模型

m6A (N6-methyladenosine)：是指腺嘌呤核苷 N6 位置发生了甲基化修饰。m6A 是真核 mRNA 最普遍的内部修饰，在功能上调节真核转录组，影响 mRNA 的剪接、输出、定位、翻译和稳定性。

m6A修饰有三类调节器：

Writer 甲基转移酶 (MTC)，负责催化，例如 METTL3、METTL14 和 WTAP；

Eraser 去甲基化酶 (Demethylase)，负责去除甲基化，例如 FTO 和 ALKBH5；

Reader 直接识别和结合 m6A 位点，使 m6A 修饰的 RNA 发挥特定的作用，主要包括 YTHDC1、YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3 等。

YTHDF ：一种 m6A“阅读器”，即 Reader。胞质中的 YTHDF 家族包括了 YTHDF1、YTHDF2 和 YTHDF3 三种旁系同源物 (paralogs)，也可以简称为 DF1、DF2、DF3。据报道，三种 DF 有不同的功能，DF1 促进 mRNA 的翻译，DF2 促进 mRNA 的降解，DF3 促进翻译和降解。

关于 DF 旁系同源物选择性地结合不同的 m6A 位点的机制目前尚未清楚。此外，DF 蛋白功能差异的机制基础也仍不清楚，尤其是在它们同源性很高的情况下。

图 2. 研究亮点

首先，研究人员观察 DF1 和 DF2 YTH 结构域与含有 m6A 的 RNA 的结合，发现在整个转录组中，DF 蛋白结合m6A 的氨基酸以及结合近端的氨基酸都是保守的，因此三个 DF 蛋白与 m6A 结合的结构机制是相同的。

DF 旁系同源物结合 m6A 序列基序 (Sequence motifs) 的差异反映可以其结合特性，研究发现 m6A 残基几乎只存在 DR-m6A-CH (D = A, G, U; R = A, G; H = A, C, U) 这一个高度保守的序列基序中，像GG-m6A-CU、AG-m6A-CU 都属于DR-m6A-CH 的亚基序 (Submotif) 。

为了确定每种 DF 的结合偏好，研究人员通过全转录组 iCLIP 图谱，检测了 HEK293T 细胞内源性表达的 DF1、DF2 和 DF3 的结合位点，分析发现三种 DF 结合位点序列亚基序的偏好相同。再结合已报道的 PAR-CLIP 数据，发现即使用不同的细胞系和不同的 CLIP 方法，DF 旁系同源物的 RNA 结合基本相同。因此， DF 旁系同源物的 m6A 结合模式相同。

图 3. DF 蛋白与m6A结合位点的转录组分析

但是，不同的 DF 如何对m6A-mRNAs 发挥不同的分子效应这个问题仍未解决，研究人员又分析了 DF 旁系同源物之间的效应区域差异，以及它们的相互作用蛋白 (不同的 DF 蛋白可能通过与不同的蛋白相互作用介导其不同的功能)。结果显示， DF 旁系同源物的序列、功能域、相互作用蛋白和细胞内定位都高度相似。

此外，研究人员还发现 DF 蛋白与降解有关的因子相互作用可信度较高，与翻译相关的因子相互作用可信度较低。

根据已有报道，研究人员考虑到每种 DF 蛋白都有介导 m6A-mRNA 降解的可能性。于是，他们利用 siRNA 选择性敲降 HeLa 细胞中的 DF1、DF2 和 DF3，使用 RNA-seq 检测 mRNA 的丰度，证实是 DF2 影响了 m6A-mRNA 稳定性，而非 DF1 或 DF3。

图 4. DF 蛋白冗余地控制 m6A-mRNA 的丰度和稳定性

再对 DF 进行不同组合的双重敲降和三重敲降，并利用放线菌素 D (Actinomycin D) 抑制转录后 m6A-mRNA 的水平证明了： DF 蛋白的联合活性导致 m6A 修饰的 mRNA 降解，DF旁系同源物在功能上可以互相补偿，这种补偿功能也受其表达水平限制。当三种 DF 都耗竭时，补偿就不会发生，这时 m6A-mRNA 的稳定性得到最大程度的提高。

接下来，研究人员检测了 DF 在 m6A-mRNA 的翻译调控中的作用。三种 DF 都与多聚核糖体组分无关，而富集于信使核糖核蛋白 (mRNP) 组分，该结果与 “DF 蛋白(任何一种) 稳定地结合至 mRNA 3'UTR，增强其翻译的模型” 不一致。

任何的 DF 旁系同源物基因沉默都不影响 HeLa 细胞中 mRNA 的翻译效率，即使是 DF 三重敲降也没有显著降低翻译效率。因此，任何一种 DF 同源旁系物都不能直接增强 mRNA 的翻译，相反的，它们的主要作用是介导 m 6 A-mRNA 降解。

图 5. DF 蛋白冗余地抑制白血病细胞的分化

已有报道 DF2 在急性髓系白血病 (AML) 中过表达，与 AML 的发生和发展有关，DF2 的缺失导致一些抑制 AML 相关基因转录本上调，例如在 DF2 敲除的白血病前期细胞中， TNFRSF1B 转录本的半衰期增加，表面 TNFR2 的表达量上升。

为探索 TNFRSF1B 的抑制是否是通过三种 DF 蛋白共同作用介导，研究人员对 MOLM-13 白血病细胞中的 DF 进行单独或联合敲降，发现 TNFRSF1B mRNA 表达水平受DF 的单独敲降影响较小，其中仅 DF2 的敲降使其略微升高，在三重敲降后却显著上调。因此，在 MOLM-13 细胞中 DF 蛋白共同作用控制 m6A-mRNA 的表达水平。

小M 的思考

m6A 修饰已被证明与多种癌症的生长、转移和耐药性相关，小分子靶向m6A 修饰调节器是一种极具潜力的癌症治疗方法。