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大家好，這里是專注表觀組學(xué)十余年，領(lǐng)跑多組學(xué)科研服務(wù)的易基因。 2022年11月12日，《Trends Genet》雜志發(fā)表了題為“Genetic and epigenetic defects of the RNA modification machinery in cancer”的綜述文章，討論了m6A、m5C、m1A、ψ等RNA修飾在癌癥中失調(diào)，揭示了RNA修飾在調(diào)控細(xì)胞通路中的關(guān)鍵作用。
期刊：Trends in Genetics 日期：2022.11.12 IF：11.821 /Q1 摘要 癌癥最初被認(rèn)為是一種純粹的遺傳疾病，但現(xiàn)在已知是遺傳和表觀遺傳機(jī)制失調(diào)的相互作用導(dǎo)致了癌癥表型。最近人們發(fā)現(xiàn)RNA修飾（即表觀轉(zhuǎn)錄組(Epitranscriptomics)）可以調(diào)控RNA功能和穩(wěn)態(tài)的各個(gè)方面。被稱為RNA修飾蛋白（RNA-modifying proteins，RMP）的特定酶負(fù)責(zé)沉積、去除和識(shí)別RNA修飾。隨著近年來在表觀轉(zhuǎn)錄組領(lǐng)域的深入研究和巨大技術(shù)進(jìn)步，研究揭示了RNA修飾在調(diào)控多種細(xì)胞通路中的關(guān)鍵作用。此外越來越多的證據(jù)表明，RNA修飾機(jī)制通常在人類癌癥中發(fā)生變化，突出了RMP作為藥理學(xué)標(biāo)靶或診斷標(biāo)志物的巨大潛力。 研究亮點(diǎn)
表觀轉(zhuǎn)錄組（Epitranscriptomics）作為癌癥基因調(diào)控的新層面 癌癥是一個(gè)微進(jìn)化過程，最初被認(rèn)為完全由基因改變驅(qū)動(dòng)。進(jìn)一步的研究表明，基因調(diào)控的另一個(gè)重要層面——表觀遺傳學(xué)（包括DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)組織機(jī)制）也在促進(jìn)癌癥發(fā)展。表觀遺傳機(jī)制是基因表達(dá)的調(diào)控因子，癌癥的表觀遺傳變化主要通過腫瘤抑制基因下調(diào)和致癌基因激活發(fā)生。 最近研究揭示了第三層基因調(diào)控（即表觀轉(zhuǎn)錄組）也參與調(diào)控特異性癌癥事件，統(tǒng)稱為RNA修飾。表觀轉(zhuǎn)錄組調(diào)控主要表現(xiàn)為編碼RNA和非編碼RNA（ncRNA）分子的轉(zhuǎn)錄后修飾影響其在細(xì)胞內(nèi)的功能和穩(wěn)態(tài)，RNA修飾蛋白（RMP）細(xì)胞酶在細(xì)胞內(nèi)參與沉積（writers）、去除（erasers）和識(shí)別（readers）RNA修飾。在所有生物的RNA中已鑒定出170多種不同修飾，大多數(shù)修飾最初在細(xì)胞內(nèi)最豐富的RNA中發(fā)現(xiàn)，如核糖體RNA（rRNA）和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）；技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致在不豐富類型RNA修飾的鑒定，包括信使RNA（mRNA）、微小RNA（miRNA）和長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）。RNA修飾在細(xì)胞行為中的重要作用得到了越來越多RMP的支持，這些RMP在包括癌癥在內(nèi)的各種人類疾病中通過遺傳或表觀遺傳機(jī)制失調(diào)。另外最近的證據(jù)表明RMP異常表達(dá)影響細(xì)胞生存、增殖、自我更新、分化、侵襲、應(yīng)激反應(yīng)、DNA損傷反應(yīng)和耐藥。本綜述重點(diǎn)關(guān)注人類癌癥中RNA修飾/RMP失調(diào)的最新發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)了其對(duì)腫瘤發(fā)生的影響和治療靶向的潛力（圖1，表1）。
圖1：人類癌癥中失調(diào)的RNA修飾 上圖顯示了各種癌癥類型中RNA修飾表達(dá)變化。性別特異性癌癥顯示在男性和女性圖標(biāo)下方。過表達(dá)和下調(diào)分別以紅色和綠色表示。表明了受突變或高甲基化變化影響的RNA修飾。
表1：本綜述中描述的RNA修飾蛋白編碼基因中的遺傳變化概述。
癌癥相關(guān)RNA修飾 （1）N6-甲基腺苷（m6A）修飾 m6A是編碼RNA和非編碼RNA（ncRNA）中鑒定的最豐富和研究最多的RNA修飾之一。大部分m6A沉積由催化METTL3、METTL14和WTAP、KIAA1429、ZC3H13、HAKAI、RBM15、RBM15B調(diào)控配體組成的蛋白質(zhì)復(fù)合體進(jìn)行。已鑒定的m6A writers包括METTL16、METTL5–TRMT112復(fù)合體和ZCCHC4，分別參與m6A在U6小核RNA（snRNA）、18S rRNA和28S rRNA上的沉積。m6A可以通過alkB同源物（ALKBH）家族的FTO（fat mass and obesity）蛋白和ALKBH5蛋白這兩種erasers動(dòng)態(tài)回復(fù)。m6A readers最終決定m6A修飾的RNA命運(yùn)，并影響RNA代謝的各個(gè)方面（剪接、出核、翻譯、降解、穩(wěn)定性等）。m6A readers目前包括五個(gè)YTH結(jié)構(gòu)域蛋白家族成員（YTH）（YTHDC1-2和YTHDF1–3）、真核起始因子3（eIF3）、異質(zhì)核核糖核蛋白A2/B1（HNRNPA2B1）和胰島素生長(zhǎng)因子2mRNA結(jié)合蛋白的3個(gè)成員（IGF2BP1/2/3），m6A readers仍在不斷增加中。 人類癌癥中的m6A修飾 盡管m6A修飾的雙重作用（作為致癌基因或抑癌基因）取決于癌癥類型和受修飾影響的RNA，但參與m6A修飾的所有組分的失調(diào)都與癌癥有關(guān)。 特別是對(duì)METTL3的研究特別深入，其過表達(dá)主要與致癌活性相關(guān)，但在多種癌癥類型中，METTL3也可起到腫瘤抑制或雙重作用。METTL3對(duì)m6A的沉積可調(diào)控基因組穩(wěn)定性（Box 1）和DNA上TET蛋白的募集，從而影響基因表達(dá)，METTL3最近被鑒定為潛在的治療靶點(diǎn)（Box 2），并通過與其他RMP的相互作用來調(diào)控特定過程（Box 3）。 METTL16過表達(dá)與胃癌患者的低生存率相關(guān)。已有研究顯示METTL16介導(dǎo)cyclinD1 mRNA的m6A沉積，導(dǎo)致其穩(wěn)定和細(xì)胞周期進(jìn)展，而相比之下METTL16過表達(dá)與肝癌患者的良好預(yù)后相關(guān)。 METTL14在透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌中表現(xiàn)出轉(zhuǎn)移抗性。由METTL14沉積的m6A甲基化促使lncRNA LSG1穩(wěn)定，lncRNA LSG1反過來與上皮特異性剪接調(diào)控蛋白2（ESPR2）結(jié)合，促進(jìn)其降解并導(dǎo)致細(xì)胞遷移和侵襲增加。而YTHDC1 readers與LSG1結(jié)合揭示了writers和readers之間的微調(diào)機(jī)制，以調(diào)控癌癥的轉(zhuǎn)移過程。 另一個(gè)m6A writers “ZCCHC4”被鑒定為通過結(jié)合lncRNA AL133467.2并阻止其與γH2AX的相互作用，抑制由DNA損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡來促進(jìn)細(xì)胞對(duì)DNA損傷的抗性。肝細(xì)胞癌中的ZCCHC4表達(dá)顯著上調(diào)，提示不良預(yù)后。m6A readers失調(diào)的一個(gè)例子是在卵巢癌患者中觀察到Y(jié)THDF1基因擴(kuò)增和過表達(dá)，這與影響總生存率的不良預(yù)后相關(guān)。從機(jī)制上講，YTHDF1過表達(dá)促進(jìn)編碼EIF3C的mRNA翻譯，從而調(diào)控整體翻譯率，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生并促進(jìn)轉(zhuǎn)移過程。 m6A也被證明在端粒維持中起重要作用。兩種m6A erasers “FTO”和“ALKBH5”通常在人類癌癥中失調(diào)，并被認(rèn)為是潛在的治療靶點(diǎn)（Box 2），ALKBH5與其他RMP相互作用（Box 3）。 Box 1：RNA修飾和基因組穩(wěn)定性 雙鏈斷裂（Double-strand break，DSB）是細(xì)胞內(nèi)基因組不穩(wěn)定的重要來源之一。最近的一項(xiàng)研究表明，RNA通過調(diào)控修復(fù)所需的其他因子表達(dá)，通過ncRNA或調(diào)控DNA-RNA雜交（即R-loop）而間接參與DNA DSB修復(fù)。 m6A在調(diào)控R-loop積聚中具有重要作用。在R-loop沉積m6A修飾有助于去除這些修飾，而METTL3丟失的細(xì)胞由于m6A修飾去除而積聚R-loop（圖2）。盡管R-loop去除的確切機(jī)制尚未完全確定，但同一研究YTHDF2丟失導(dǎo)致DNA DSB水平增加，強(qiáng)調(diào)了YTHDF2在這一過程中的重要作用。另一項(xiàng)研究表明通過METTL3參與DNA損傷反應(yīng)（DNA damage response，DDR），m6A選擇性地沉積在與DSB相關(guān)的RNA上。另一項(xiàng)最近的研究強(qiáng)調(diào)了對(duì)R-loop積聚的相反影響。盡管這種推測(cè)需要進(jìn)一步研究，但矛盾的結(jié)果可能是由于R-loop形成的不同細(xì)胞環(huán)境所致。 最近的研究鑒定了ADAR1 p110亞型在調(diào)控端粒重復(fù)序列中R-loop范圍的關(guān)鍵作用。研究已經(jīng)表明ADAR1 p110介導(dǎo)的R-loop編輯有助于通過RNaseH（ribonuclease H）進(jìn)行裂解。R-loop無效裂解可能導(dǎo)致端粒不穩(wěn)定，因此ADAR1 p110的這一功能至關(guān)重要。ADAR2蛋白也作為DNA修復(fù)的初始過程之一，通過調(diào)控在DSB位點(diǎn)形成的DNA-RNA雜交作用于DDR。ADAR2丟失的細(xì)胞對(duì)遺傳毒性更敏感，將ADAR2鑒定為合成致死癌癥治療中的潛在靶點(diǎn)。R-loop編輯可以促進(jìn)裂解，從而降低細(xì)胞內(nèi)DNA損傷的潛在來源，但在某些特定情況下ADAR1 p150亞型的增強(qiáng)編輯也被描述為DNA損傷來源。在染色體分裂期間，病理性BER（base excision repair）的細(xì)胞微核內(nèi)R-loop的增強(qiáng)編輯導(dǎo)致微核染色體斷裂，推測(cè)某些特定癌癥的突變特征是由于ADAR1基因的擴(kuò)增及其增強(qiáng)的催化活性。 Box 2：RNA修飾蛋白（RMP）作為治療靶點(diǎn) FTO去甲基化酶是癌癥治療的潛在靶點(diǎn)之一，F(xiàn)TO過表達(dá)促進(jìn)多種人類癌癥類型的腫瘤發(fā)生、進(jìn)展和對(duì)化療、放療和免疫治療的耐藥。編碼FTO的基因多態(tài)性也會(huì)促進(jìn)多種人類疾病的發(fā)展，增加癌癥易感性。最近發(fā)現(xiàn)的兩種小分子抑制劑（CS1和CS2）顯示在AML、乳腺癌、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和胰腺細(xì)胞系中靶向FTO并在體外減少m6A去甲基化，研究已在AML和乳腺癌模型中證實(shí)了體內(nèi)療效。FTO可抑制免疫逃避并阻止白血病干/起始細(xì)胞（LSC/LIC）自我更新。另一項(xiàng)研究揭示了腎透明細(xì)胞癌FTO抑制和VHL腫瘤抑制之間合成致死互作的潛力。FTO靶向藥物甲氯芬那酸（meclofenamic acid，MA2）的乙酯形式通過抑制膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系的增殖，可以增強(qiáng)化療藥物替莫唑胺（temozolomide）的效果。但靶向FTO也可能是不利的，因?yàn)椴煌┌Y類型，F(xiàn)TO下調(diào)也可能起雙重作用。最近研究表明，缺氧腫瘤環(huán)境誘導(dǎo)FTO泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解，可以促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞在體外和體內(nèi)轉(zhuǎn)移。 除FTO外，另一種m6A去甲基化酶ALKBH5也具有雙重作用，致癌或抑癌作用取決于腫瘤類型。ALKBH5過表達(dá)是多種腫瘤類型的致癌基因，最近發(fā)現(xiàn)兩種ALKBH5抑制劑可減少AML細(xì)胞系的增殖。另外一項(xiàng)研究證實(shí)在黑色素瘤和結(jié)腸癌小鼠模型中使用小分子抑制劑去除或抑制ALKBH5可以增強(qiáng)了對(duì)免疫療法的反應(yīng)。盡管大多數(shù)靶向RMP的嘗試都包括去甲基化酶抑制劑，但最近發(fā)現(xiàn)了METTL3（即STM2457）的藥物靶向催化活性，其效率已在AML細(xì)胞系和異種移植小鼠模型中進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果顯示STM2457應(yīng)用增加了分化和凋亡，從而減緩AML發(fā)展，在AML的各種小鼠模型的體內(nèi)應(yīng)用中表現(xiàn)出植入受損和生存期延長(zhǎng)。在另一項(xiàng)研究中，m6A修飾已被證明對(duì)于B細(xì)胞轉(zhuǎn)化為巨噬細(xì)胞至關(guān)重要， METTL3或靶向METTL3的shRNA抑制降低了m6A含量，隨后對(duì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化產(chǎn)生負(fù)作用。 Box 3：RNA修飾/RNA修飾蛋白（RMP）之間的相互作用 許多表觀轉(zhuǎn)錄組研究都強(qiáng)調(diào)單個(gè)RNA修飾的作用及其在癌癥和其他人類疾病中的作用。然而研究不同類型修飾之間的相互作用的興趣正在大幅增加。最近一項(xiàng)研究揭示了RNA修飾在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）軟骨分化中的作用，在編碼Sox9轉(zhuǎn)錄因子的mRNA 3’UTR中，Nsun4介導(dǎo)的m5C和Mettl3介導(dǎo)的m6A同時(shí)修飾增強(qiáng)了其翻譯和軟骨分化，這種調(diào)控由Nsun4、Mettl3、Ythdf2和eEF1α-1之間復(fù)合體的形成介導(dǎo)。另外m6A和A–I之間的相互作用在調(diào)控先天免疫細(xì)胞反應(yīng)中起著重要作用。從機(jī)制上講，編碼干擾素誘導(dǎo)型ADAR1p150 mRNA中保守m6A位點(diǎn)的修飾被YTHDF1識(shí)別，YTHDF1介導(dǎo)ADAR1翻譯，從而導(dǎo)致ADAR1介導(dǎo)的A-I編輯誘導(dǎo)并組織干擾素（IFN）反應(yīng)的過度激活。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，ADAR1被鑒定為METTL3的新靶點(diǎn)，通過編輯獨(dú)立機(jī)制發(fā)揮促癌作用。簡(jiǎn)而言之，上調(diào)的METTL3使ADAR1 mRNA甲基化并通過YTHDF1結(jié)合增加其蛋白水平，而ADAR1反過來穩(wěn)定CDK2，促進(jìn)細(xì)胞增殖。 除了不同類型修飾之間的相互作用外，如前文Box1所述，m6A修飾調(diào)控DDR，參與不同修飾的RMP之間的直接相互作用可能會(huì)影響細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。此外，多柔比星可增加細(xì)胞m6A修飾。乳腺癌經(jīng)多柔比星治療后，PRMT5促使細(xì)胞質(zhì)ALKBH7甲基化并導(dǎo)致其穩(wěn)定，ALKBH7進(jìn)而與ALKBH5結(jié)合促進(jìn)其易位至細(xì)胞核，隨后從BRCA1編碼mRNA中去除m6A，從而增強(qiáng)其穩(wěn)定性和表達(dá)。以這種方式， PRMT5過表達(dá)的野生型BRCA1癌癥可能會(huì)對(duì)DNA損傷產(chǎn)生敏感性，通過同時(shí)應(yīng)用PRMT5抑制劑和多柔比星，DNA損傷可以回復(fù)。 （2）N1-甲基腺苷（m1A）修飾 m1A在人類中含量適中，還可修飾tRNA和rRNA。m1A writers根據(jù)RNA類型，主要有tRNA甲基轉(zhuǎn)移酶TRMT6、TRMT61A和rRNA加工8（RRP8）。在人線粒體tRNA（mt-tRNA）中，TRMT10C和TRMT61B催化m1A9和m1A58上的m1A（圖2），而ALKBH1和ALKBH3去甲基化酶可去除m1A修飾。m1A修飾與m6A修飾的erasers和readers是共通的，包括FTO可以催化m1A-tRNA去甲基化，抑制翻譯。 上一節(jié)描述為m6A readers的YTHDF1-3和YTHDC1也與m1A RNA結(jié)合并調(diào)控其功能。AlkB家族成員ALKBH7被鑒定為去除線粒體多順反子RNA中的m22G和m1A所需的去甲基化酶，從而調(diào)控其加工。mRNA m1A的初步研究在轉(zhuǎn)錄本中m1A位點(diǎn)的數(shù)量方面呈現(xiàn)出不同的結(jié)果（473 vs 9）?；趍1A特異性修飾的HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶（RT）酶實(shí)驗(yàn)在人mRNA轉(zhuǎn)錄本鑒定出超500個(gè)m1A位點(diǎn)。盡管mRNA m1A甲基化位點(diǎn)的確切數(shù)目不太清楚，但一些研究強(qiáng)調(diào)mRNA中的m1A修飾調(diào)控其表達(dá)。編碼ATP5D的mRNA第一個(gè)外顯子腺嘌呤71甲基化通過增加YTHDF1/eRF1復(fù)合體的結(jié)合來抑制其翻譯延長(zhǎng)，從而影響癌細(xì)胞中的糖酵解。另一項(xiàng)研究表明，ALKBH3對(duì)Aurora A轉(zhuǎn)錄本上的m1A去甲基化增強(qiáng)其穩(wěn)定性，從而促進(jìn)了脊椎動(dòng)物（人類RPE-1細(xì)胞和斑馬魚）的纖毛發(fā)生。但仍需要進(jìn)一步的研究來完全闡明m1A在mRNA中的作用。
圖2：RNA修飾在細(xì)胞中的亞細(xì)胞定位及其在特定細(xì)胞過程中的參與 RNA修飾失調(diào)影響翻譯、基因組穩(wěn)定和線粒體基因表達(dá)調(diào)控。方框中突出顯示翻譯調(diào)控的tRNA和rRNA的特定修飾。根據(jù)調(diào)控過程發(fā)生的細(xì)胞區(qū)突出顯示其他RNA修飾。 m1A作為診斷和預(yù)后標(biāo)志物 在過去的兩年中花費(fèi)了巨大的研究努力來鑒定編碼m1A修飾基因在腫瘤發(fā)生中的相關(guān)性及其作為診斷或預(yù)后標(biāo)志物的潛在價(jià)值?；赥CGA數(shù)據(jù)分析，m1A修飾在配對(duì)癌癥和正常組織之間表現(xiàn)出不同的表達(dá)水平，并且在主要病例中過表達(dá)。具體而言，肝細(xì)胞癌中m1A修飾相關(guān)的整體表達(dá)譜顯著更高；在胃腸癌中鑒定出m1A writers（TRMT6/TRMT61A/TRMT10C）、erasers（ALKBH1/ALKBH3）和readers（YTHDF1-3/YTHDC1）的擴(kuò)增和過表達(dá)，且與癌癥臨床分期相關(guān)并影響PI3K/AKT/mTOR和ErbB通路。通過敲低ALKBH3后從HEK293T細(xì)胞獲得的RNA-seq數(shù)據(jù)證實(shí)了對(duì)這些通路的影響。此外在霍奇金淋巴瘤中鑒定出ALKBH3的啟動(dòng)子DNA甲基化沉默導(dǎo)致兩種膠原轉(zhuǎn)錄本（COL1A1和COL1A2）中m1A修飾增加并導(dǎo)致不良的臨床結(jié)局。在胰腺癌中ALKBH1的低表達(dá)與預(yù)后不良有關(guān)，有研究表明ALKBH1還激活或調(diào)控mTOR和ErbB信號(hào)通路。 考慮到RNA表達(dá)、拷貝數(shù)變異（CNV）、突變和臨床特征，10個(gè)m1A相關(guān)調(diào)控基因也被鑒定為肝細(xì)胞癌TCGA數(shù)據(jù)集中基因特征的一部分，其中6.33%的患者被鑒定為這些基因內(nèi)的突變。四種調(diào)控因子（TRMT6、TRMT61A、TRMT10C、YTHDF1）的過表達(dá)與不良預(yù)后相關(guān)，且對(duì)肝細(xì)胞癌（HCC）患者的總生存率有負(fù)作用。通過無監(jiān)督聚類方法有可能鑒定卵巢癌中不同腫瘤微環(huán)境免疫細(xì)胞浸潤(rùn)譜的m1A調(diào)控因子的三種特異性表達(dá)模式，這種與免疫微環(huán)境相關(guān)的m1A評(píng)分也可用于預(yù)測(cè)HCC和口腔鱗狀細(xì)胞癌（OSCC）的預(yù)后。最近在結(jié)腸癌中的一項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了腫瘤和健康組織之間lncRNA中m1A的不同分布。然而，需要對(duì)該研究進(jìn)行更詳細(xì)的分析，以充分闡明其對(duì)致癌過程的影響。 （3）N5-甲基胞嘧啶（m5C）修飾 m5C存在于所有類型的RNA中，由NOL1/NOP2/SUN家族的七種酶（NSUN1-7）和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶同源物DNMT2催化。RNA m5C是動(dòng)態(tài)的且可以被TET家族的蛋白質(zhì)和ALKBH1去除，用于m5C修飾的readers是ALYREF和YBX1。 m5C在癌癥中的作用 YBX1能夠識(shí)別lncRNA中的m5C修飾，導(dǎo)致其穩(wěn)定并根據(jù)癌癥類型以不同方式影響其致癌或抑癌作用。在膀胱癌中，由NSUN2沉積并由YBX1識(shí)別的致癌肝素結(jié)合生長(zhǎng)因子（HDGF）mRNA的3'UTR區(qū)的m5C修飾導(dǎo)致其穩(wěn)定，從而促進(jìn)致瘤過程。NSUN2、YBX1和HDGF的共表達(dá)上調(diào)與患者生存率低有關(guān)。m5C writers和readers在胃腸癌中的上調(diào)和突變影響ErbB和PI3K-Akt信號(hào)通路并揭示GSK3B是m5C調(diào)控因子的下游靶點(diǎn)。在HCC中也鑒定出不同于相鄰正常組織的mRNA m5C譜。而NSUN2一直乳腺癌、結(jié)腸癌和肺癌等許多癌種中的過表達(dá)變化的研究重點(diǎn)，NSUN2介導(dǎo)的甲基化是潛在的生物標(biāo)志物，H19 lncRNA的異常修飾與HCC不良分化有關(guān)。NSUN3可以直接在mt-RNAmet的C34位置使mt-tRNA甲基化，且該機(jī)制對(duì)口腔癌細(xì)胞系的轉(zhuǎn)移形成是必要的。NSUN3的抑制導(dǎo)致線粒體能量產(chǎn)生沉默，這對(duì)轉(zhuǎn)移發(fā)生至關(guān)重要。此外作者鑒定出一個(gè)可以預(yù)測(cè)HNSCC患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和更高的病理分期的NSUN3基因標(biāo)記。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中觀察到啟動(dòng)子DNA甲基化誘導(dǎo)的NSUN5表觀遺傳失活導(dǎo)致28S rRNA低甲基化，并驅(qū)動(dòng)特定的翻譯程序，使細(xì)胞能夠在應(yīng)激條件下存活。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，由于RNA m5C整體缺失，NSUN6丟失與替莫唑胺（TMZ）耐藥相關(guān)，這種變化誘導(dǎo)了負(fù)延伸因子B（NELFB）和核糖體蛋白S6激酶B2（RPS6KB2）的積聚，并導(dǎo)致生長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄因子的預(yù)先啟動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄中止。相比之下，NSUN6在胰腺癌中的表達(dá)揭示了在體外和體內(nèi)抑制細(xì)胞增殖和腫瘤生長(zhǎng)，可能預(yù)測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)和患者生存。參與m5C修飾的酶的可變表達(dá)可以調(diào)控幾種類型的癌癥的免疫微環(huán)境（如結(jié)直腸癌、三陰性乳腺癌(TNBC)和肺腺癌），并且可作為預(yù)后工具。 （4）假尿嘧啶化(pseudouridylation，ψ) 假尿嘧啶化（Ψ）是人類細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的最豐富的RNA修飾，存在于多種RNA中。人類中有13種RMP被鑒定為這種不可逆修飾的writers，但erasers和readers仍然未知。Ψ可以通過兩種機(jī)制發(fā)生：一種RNA非依賴性機(jī)制，需要七種假尿嘧啶合成酶（PUS）之一，另一種為RNA依賴性機(jī)制，需要RNA和蛋白質(zhì)之間復(fù)合體，稱為H/ACA RNP。H/ACA RNP的蛋白質(zhì)組分由非組蛋白2（NHP2）、核仁蛋白10（NOP10）、富含甘氨酸-精氨酸的蛋白1（Gar1）和具有催化功能的dyskerin（DKC1）組成。根據(jù)RNA修飾類型，Ψ調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的不同過程，如核糖體生物發(fā)生（RB）（pre-rRNAψ）、翻譯（tRNA和rRNAψ）和剪接（pre-mRNA和U1-U6 snRNAsψ）。此外，對(duì)酵母和人細(xì)胞模型的研究表明，Ψ是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的過程，可以響應(yīng)細(xì)胞應(yīng)激而重塑。人類rRNA可能在228個(gè)位點(diǎn)表現(xiàn)出14種類型的修飾，其中100多種是假尿嘧啶，突出了其在RB和翻譯中的重要性（圖2）。 （5）2′-O-甲基化（2′-O-Me） 2′-O-Me沉積在rRNA、tRNA、mRNA和小ncRNA上，影響其穩(wěn)定、二級(jí)結(jié)構(gòu)、RNA修飾與其他RNA或蛋白質(zhì)的相互作用。rRNA被2′-O-Me高度修飾，成熟核糖體中有100多個(gè)位點(diǎn)受到影響。2′-O-Me由RNP復(fù)合體沉積，該復(fù)合體由催化亞基原纖維蛋白（FBL）、序列特異性介導(dǎo)的box C/D snoRNA、NOP56/58異二聚體和SNU13蛋白組成。 （6）A–I RNA編輯 人類研究中最常見的RNA編輯類型是將腺嘌呤（adenine，A）脫氨基為肌苷（inosine，I）。這種轉(zhuǎn)化由ADAR家族的三種酶進(jìn)行：具有催化活性的ADAR1、ADAR2、ADAR3。ADAR1具有兩種亞型，由不同的啟動(dòng)子和不同的可變剪接產(chǎn)生，較大的p150亞型參與免疫應(yīng)答調(diào)控并由干擾素信號(hào)誘導(dǎo)，而核心的p110亞型由組成型表達(dá)。ADAR1和ADAR2在所有人類組織類型中普遍表達(dá)，其中ADAR2對(duì)于編輯大腦中的事件極為重要。ADAR3通過與靶RNA的競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合被認(rèn)為是A–I編輯的負(fù)調(diào)控因子。由于ADAR3表達(dá)主要限于大腦，因此可以推測(cè)它主要與ADAR2 RNA靶點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)。 （7）其他與癌癥相關(guān)的tRNA修飾 在翻譯裝置組分中鑒定出許多修飾，僅在tRNA中已鑒定出100種不同的修飾，其中大多數(shù)影響反密碼子環(huán)（anticodon loop），從而形成翻譯過程。其中METTL1-WDR4蛋白復(fù)合體催化m7G甲基化。METTL1通常在人類癌癥中擴(kuò)增和過表達(dá)，導(dǎo)致Arg-TCT-4-1 tRNA的更高豐度，進(jìn)而有利于編碼細(xì)胞周期調(diào)控因子的mRNA翻譯，并導(dǎo)致惡性轉(zhuǎn)化。m7G修飾的增加也被證明了為與肝內(nèi)膽管癌、肝癌和肺癌進(jìn)展相關(guān)。在膀胱癌中，tRNA m7G修飾促進(jìn)編碼表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）/EGF的纖維蛋白細(xì)胞外基質(zhì)蛋白1（EFEMP1）的mRNA翻譯，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。在幾種癌癥類型中觀察到通過tRNA修飾因子TYW2的啟動(dòng)子高甲基化導(dǎo)致苯丙氨酸t(yī)RNA上鳥嘌呤37的過修飾介導(dǎo)的表觀遺傳沉默。體外研究表明，該位置的低修飾會(huì)影響翻譯，導(dǎo)致核糖體移碼增加和特定RNA翻譯下調(diào)（圖2）。轉(zhuǎn)錄后的RNA可通過NUDT16在5'端進(jìn)行m7G加帽，其顯示在T細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血?。═-ALL）中表觀遺傳沉默，導(dǎo)致c-Myc癌基因激活。在小細(xì)胞肺癌中觀察到另一種tRNA修飾TRIT1的基因擴(kuò)增和過表達(dá)，導(dǎo)致硒蛋白的翻譯增加，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤發(fā)生。尿苷的5-氨基甲?；谆∟cm5U）是由六個(gè)不同的亞基（Elp1-6）組成的elongator復(fù)合體催化的tRNA修飾。最近已經(jīng)表明，造血干細(xì)胞（HSC）中Elp3的沉默激活p53依賴性細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致骨髓衰竭。 RNA修飾，特別是tRNA修飾仍在不斷增加。最近的研究鑒定了嗜熱古細(xì)菌中tRNA第47位上的2′-磷酸尿苷修飾（Up），其中ArkI和KptA是該修飾的writers和erasers。這是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)在極高溫度下維持tRNA穩(wěn)定性的內(nèi)部RNA磷酸化。這一發(fā)現(xiàn)提高了在人類RNA中發(fā)現(xiàn)類似修飾的可能性。 結(jié)束語 研究表觀轉(zhuǎn)錄組對(duì)癌癥和其他人類疾病發(fā)病機(jī)制的影響一直是近年來許多研究小組的工作重點(diǎn)。在真核生物中鑒定出170種修飾，在人類中鑒定出約100種修飾，預(yù)示著這一重要知識(shí)領(lǐng)域的出現(xiàn)。在過去的十年中，RNA修飾被發(fā)現(xiàn)在調(diào)控對(duì)維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要的細(xì)胞通路中起著重要作用。因此RNA修飾機(jī)制的遺傳和表觀遺傳經(jīng)常失調(diào)，從而促進(jìn)病理過程不足為奇。利用這些知識(shí)對(duì)開發(fā)診斷、預(yù)后和治療工具和靶點(diǎn)具有巨大的潛力。迄今為止，已經(jīng)確定了幾種RMP可靶向，但因?yàn)樵S多RMP根據(jù)癌癥類型發(fā)揮雙重作用，因此必須謹(jǐn)慎考慮它們的應(yīng)用。此外不同RNA修飾之間的相互作用剛剛開始被闡明，也增加了另一層復(fù)雜性。一些不同修飾由特定的readers和erasers共享，且readers仍在增長(zhǎng)，他們的新角色將逐漸被發(fā)現(xiàn)?？紤]到RNA修飾和RMP仍不明確，表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)無疑將在未來幾年繼續(xù)成為一個(gè)有吸引力的研究領(lǐng)域。 易基因科技提供全面的表觀轉(zhuǎn)錄組測(cè)序服務(wù)，包括m6A修飾、m1A修飾、m5C甲基化、m7G修飾。有RNA甲基化測(cè)序需要的老師可聯(lián)系。
參考文獻(xiàn)：Orsolic I, Carrier A, Esteller M. Genetic and epigenetic defects of the RNA modification machinery in cancer. Trends Genet. 2022 Nov 12. 相關(guān)閱讀： 深度綜述：RNA m5C修飾的生物學(xué)及在腫瘤發(fā)生和免疫治療中的作用 |
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