m-6A甲基化修饰在胰腺癌中的研究进展_钱宇豪.pdf

m6A 甲基化修饰在胰腺癌中的研究进展*基金项目:常州市科技计划资助项目(CJ20220005);常州市卫生健康青苗人才培养工程资助项目(CZQM2021027);常州市卫生健康委科技资助项目(WZ201933);常州市武进区科技计划(社会发展)资助项目(WS202010)1213002江苏大学附属武进医院普通外科2213002徐州医科大学武进临床学院普通外科3通讯作者，E-mail:syc19880109 126com212013江苏镇江江苏大学医学院临床医学系钱宇豪，张榉，王梦涛，罗铿军，孙姚承1，2，3【摘要】N6-甲基腺嘌呤(m6A)是真核生物信使 NA(mNA)中最丰富的表观转录组修饰，这种可逆的 NA 转录后修饰受甲基化酶、去甲基化酶和优先识别 m6A 修饰的蛋白质调控。m6A 在 mNA 代谢的多个环节中发挥重要作用，包括剪接、成熟、出核、翻译、降解、稳定等，从而影响基因表达，与组织发育、分化和疾病发生、发展有关。近年来，m6A 在肿瘤中的作用引起高度关注。研究表明，m6A 相关蛋白质的异常表达可引发 m6A 甲基化修饰的失调，破坏原癌基因、抑癌基因之间的平衡，影响胰腺癌的增殖、转移、侵袭、凋亡和耐药等生物学过程。本文总结 m6A 甲基化修饰在胰腺癌中的最新研究进展，就其生物学功能、调控机制以及临床治疗等方面进行综述，以期为胰腺癌的诊断、预后以及靶向治疗提供新思路。【关键词】胰腺癌;m6A 修饰;表观遗传修饰;靶向治疗中图分类号:735.9文献标识码:A文章编号:1009-0460(2023)03-0270-06esearch progress on the role of m6A methylation in pancreatic cancerQIAN Yuhao，ZHANG Ju，WANG Mengtao，LUO Kengjun，SUN Yaocheng Department of Clinical Medicine，School of Medicine，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，ChinaCorresponding author:SUN Yaocheng，E-mail:syc19880109 126com【Abstract】N6methyladenine(m6A)is the most abundant epigenetic transcriptome modification of messenger NA(mNA)in eukaryotes This reversible post transcriptional modification of NA is regulated by methylation enzymes，demethylases and proteinsthat preferentially recognize m6A modifications m6A plays an important role in many aspects of mNA metabolism，including splicing，maturation，nucleation，translation，degradation，stability，etc，thus affecting gene expression，which is related to tissue developmentand differentiation，and disease occurrence and development In recent years，the role of m6A in tumors has attracted great attentionStudies have shown that the abnormal expression of m6A related proteins can cause the imbalance of m6A methylation modification，destroy the balance between proto-oncogenes and tumor suppressor genes，and affect the biological processes of pancreatic cancer suchas proliferation，metastasis，invasion，apoptosis and drug resistance This article summarizes the latest research progress of m6Amethylation modification，and reviews its biological function，regulatory mechanism and clinical treatment in order to provide new ideasfor the diagnosis，prognosis and targeted treatment of pancreatic cancer【Key Words】Pancreatic cancer;m6A methylation;Epigenetic modification;Targeted therapy胰腺癌是消化系统常见的恶性肿瘤，号称“癌中之王”，具有起病隐匿、进展迅速、治愈率极低、预后极差的特点，当前包括手术、放疗、化疗、免疫治疗等在内的治疗方法效果均欠佳1-2。探寻更有效的靶点以及改进原有治疗方案显得尤为重要。近年来，N6-甲基腺嘌呤(m6A)在肿瘤发生、发展中的作用机制研究已取得一定突破，其修饰异常可在其中扮演重要角色。研究证实，胰腺癌的发生、发展是一个多阶段、多因素的过程，涉及基因组、转录组和表观转录组之间复杂的相互作用。本文基于表观遗传学角度，就 m6A 在胰腺癌中的最新研究进展进行总结归纳，深入探讨 m6A 在胰腺癌发生、发展、转移中的作用，分析现阶段 m6A 在胰腺癌领域亟待解决的关键性问题，为进一步寻找胰腺癌的生物标志物和治疗靶点提供理论依据。072临床肿瘤学杂志 2023 年 3 月第 28 卷第 3 期Chinese Clinical Oncology，Mar 2023，Vol28，No31m6A 甲基化概述早期 N6-甲基腺嘌呤(m6A)在表观遗传修饰方面的研究主要聚焦于 DNA 及其组蛋白的修饰水平，而且过去认为甲基化修饰仅于胞嘧啶中出现。近十年来，大量研究发现甲基化位点可存在于多种基因信使 NA(mNA)上，并且在腺嘌呤上同样发现甲基化标记分子，这些发现为表观遗传修饰的研究开启新大门。m6A 修饰广泛存在于真核细胞，其被定义为 NA 分子腺嘌呤第 6 位氮原子上发生的一种动态可逆的甲基化修饰，显著集中于终止密码子及 3非编码区，从而影响 NA 转录、加工、翻译和代谢等过程3-4。真核细胞起始因子 3(eIF3)能发现经 m6A 修饰的转录产物，并且可以在特定情况下促进和 5 非翻译区的无关翻译，在恶性肿瘤的发生、发展中发挥不可忽视的作用5。NA 表观修饰作为基因转录后 NA 能够调节基因表达的重要方式，截至目前已发现数百种。作为 DNA 合成蛋白质的重要信息交流成分，mNA 的信息阅读是编码表达遗传信息的重要环节。m6A为 mNA 转录后最为常见、极为重要的修饰之一，占其转录后修饰约 50%6。m6A 甲基化是一个多蛋白维持的动态、可逆平衡过程，其过程主要涉及 3 个关键组成部分:“编码器”、“擦码器”、“读码器”7。这 3 个关键组成部分在转录过程的不同作用以及对腺嘌呤修饰的程度，影响着胰腺癌的预后。m6A 甲基转移酶主要负责催化 mNA 中腺嘌呤第 6 位氮原子发生甲基化修饰，被称为“编码器”(Writers)。参与该生物学过程的酶包括甲基转移酶样蛋白 3(METTL3)、甲基转移酶样蛋白 13(METTL13)、甲基转移酶样蛋白 14(METTL14)、甲基转移酶样蛋白 16(METTL16)、Wilms 肿瘤1 相关蛋白(WTAP)、NA 结合模体蛋白 15(BM15)、病毒样 m6A 甲基转移酶相关蛋白(VIMA，又称为 KIAA1429)、锌指 CCCH 型结构域蛋白 13(ZC3H13)等，均可参与甲基转移酶复合体的组成，从而催化 mNA 上腺嘌呤的第 6 位氮原子上的氢发生甲基化修饰3。其中，METTL3 与 METTL14在该催化过程中形成的异二聚体发挥核心作用。METTL3具有催化活性，负责招募甲基于腺嘌呤第 6 位氮原子，进而影响蛋白质的翻译。METTL14 具有甲基定位、底物识别的作用，自身不具有催化活性，但其可通过与 mNA 结合对复合物提供支持作用以保证 METTL3 的催化活性。WTAP 在METTL3 与 METTL14 的相互作用中发挥调节亚基并增强复合物稳定性的作用8。KIAA1429 经募集甲基转移酶核心成分 METTL3/METTL14/WTAP，介导 3-UT 和终止密码子区域选择性 m6A 修饰9。在最新的研究中，METTL16 也是具有酶促活性的 m6A 甲基转移酶，与 METTL3、METTL14 同源，可靶向结合 U6 小核 NA(U6 snNA)引起 U6 第 43 位腺嘌呤发生 m6A 甲基化修饰，从而影响 U6 snNP 对 mNA前体的剪接10。m6A 去甲基酶能够剪切 mNA 上的 m6A 甲基，保证m6A甲基化修饰动态可逆，从而调控 mNA 的加工、输出和代谢，被称为“消码器”(Erasers)。该复合体主要包括脂肪和肥胖相关蛋白(FTO)、Alkb 同源物 5(ALKBH5)、Alkb 同源物 3(ALKBH3)11。FTO 可使 m6A 先转化为 N6羟甲基腺苷(hm6A)和 N6甲酰腺苷(f6A)，再水解去除甲基;ALKBH5、ALKBH3 均可直接催化敲除甲基12。m6A 结合蛋白可特异性识别并结合 mNA 的 m6A 甲基化位点，解码遗传信息，进而激活下游信号，被称为“读码器”(eaders)。成员主要有 YTH N6甲基腺苷 NA 结合蛋白 1(YTHDF1)、YTHPF2、YTHDF3，YTH 结 构 域 蛋 白 1(YTHDC1)、YTHDC2，胰岛素样生长因子 2 结合蛋白 1(IGF2BP1)、IGF2BP2、IGF2BP3，异 质 核 核 糖 核 蛋 白(HnNPs)包括异质核核糖核蛋白 C(HnNPC)、异质核核糖核蛋白 G(HnNPG)、NA 结合蛋白异质核蛋白 A2B1(HnNPA2/B1)以及真核细胞起始因子 3(eIF3)13。这些蛋白能与 m6A 位点结合，从而促进 mNA 选择性剪接、降解、翻译、核输出及稳定性。该甲基化修饰过程在 mNA 代谢的各阶段几乎均参与，通过影响不同基因的表达而与肿瘤的发生、发展密切相关。2m6A 甲基化修饰与胰腺癌2.1m6A 甲基转移酶与胰腺癌m6A 甲基转移酶是一类具有催化活性的蛋白质，其能够以 S-腺苷甲硫氨酸为供体，对NA 上的 m6A 进行甲基化修饰，形成甲基转移复合物(MTC)。甲 基 转 移 复 合 物 包 括 METTL3、METTL13、METTL14、WTAP 等14-16。此外，其他甲基转移蛋白也可参与其中。例如，METTL3 作为核心成分起主要催化作用;METTL14 起支撑作用，为结构基础;其他甲基转移蛋白如WTAP、BM15、VIMA、ZC3H13 等通过参与组成甲基转移酶以参与 m6A 调控17-19。METTL3 为甲基转移酶复合物中的重要成分，主要起催化作用，其表达量高于周围组织，且研究证实其表达量与胰腺癌细胞的增殖、迁移密切相关;在小鼠模型和动物实验中，敲除 METTL3 后极大程度降低了胰腺癌的发病风险，靶向 METTL3 或能增进胰腺癌免疫治疗效果。此外，Liu 等20 研究发现，METTL1