最新：RNA m6A修饰影响血液系统肿瘤发生发展.docx

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1、最新：RNAm6A修饰影响血液系统肿瘤发生发展摘要N6-甲基腺苗(m6A)是哺乳动物最常见的RNA修饰之一。m6A修饰由m6A甲基化酶或去甲基化酶催化，经m6A阅读蛋白识别参与RNA代谢的各种过程。近年来，诸多研究表明m6A修饰通过调控基因表达影响细胞应激和细胞稳态，参与细胞程序性死亡、营养物质和能量代谢、免疫调控等多种生物学过程，是肿瘤发生发展过程中的重要机制之一。在血液肿瘤中，m6A水平异常及相关酶表达失调广泛参与急性白血病、慢性粒细胞白血病、多发性骨髓瘤、淋巴瘤的发生发展与化疗耐药，是影响患者预后的重要因素。m6A修饰机制复杂，在不同类型肿瘤或亚型中可能发挥不同功能。筛选合适的患者人群应

2、用m6A靶向抑制剂可能是未来实现血液肿瘤精准治疗的新方向。血液系统恶性中瘤是一类起源于造血系统的恶性S中瘤，由造血干细胞的恶性增殖及分化障碍导致。其特点为疾病类型繁杂、异质性高、预后差。近年来，表观转录组，尤其是N6-甲基腺瞟吟(N6-methy1adenosine,m6A)修饰在血液系统恶性B中瘤的发生发展及化疗耐药中的作用逐渐成为研究热点。m6A修饰指存在于RNA腺首6位氮原子上的甲基化修饰。20世纪70年代初，Desrosiers等1利用放射性标记甲基核首首次在人类肝细胞癌及小鼠成纤维细胞中发现m6A修饰现象。但早期的研究受限于检测技术，在1997年纯化克隆甲基转移酶样3蛋白(methy

3、1transferase-1ikeprotein3,METT13)被报道后未有较大进展2o直至2011年，研究报道了第一个m6A修饰去甲基化酶肥胖相关基因蛋白(fatmassandobesityassociatedzFTO),证明该现象动态可逆3；第二年，基于m6A特异性识别抗体及高通量测序技术实现了全转录组甲基化位点识别与定位4,5O近些年来发现m6A修饰通过调控RNA代谢，广泛参与细胞生物学活动及生理病理过程，包括细胞应激与稳态、程序性死亡、能量代谢及免疫调控等，影响血液肿瘤发生与转归。一、m6A修饰的分子机制和生物学功能(-)m6A修饰的分子机制m6A修饰是一个由甲基转移酶、去甲基转移酶

4、及阅读蛋白参与的动态可逆过程。m6A甲基转移通过甲基转移酶复合物实现，其核心成分又称编码器。在复合体中，甲基转移酶METT13和METT114起主要催化功能；辅助成分肾母细胞瘤1关联蛋白能够帮助复合体与RNA结合。其他成分包括Viri1izer样蛋白m6A甲基转移酶相关蛋白、RNA结合基序蛋白15/15B、锌指CCCH结构域蛋白13、可辅助指导复合体定位。另外，METT14与METT116是新发现的m6A甲基转移酶,可结合小核RNA参与mRNA前体剪接加工6,70m6A去甲基转移酶又称消码器，包含A1KB同源物5(a1kbhomo1og5,RNAdemethy1ase,A1KBH5)和FTO(

5、A1KBH91二者同属于A1KB双加氧酶家族，依赖Fe2+和2-酮戊二酸发挥功能。FTO首先催化N6-甲基腺吉形成N6-羟甲基腺苗和N6-甲酰腺昔，再生成去甲基化腺苗,该步骤具有阶段性。A1KBH5则直接将m6A修饰的RNA去甲基化。m6A阅读蛋白又称读码器,负责RNAm6A位点识别，是介导m6A修饰调节RNA代谢的关键蛋白。m6A阅读蛋白主要包含YTH域蛋白家族蛋白1/2/3(YTHN6-methy1adenosineRNAbindingproteinF123zYTHDF123YTH域包含家族蛋白1/2(YTHdomaincontaining1/2,YTHDC12YTH域结构是m6A识别的关

6、键模块，包含几个保守的芳香族氨基酸序列，可与m6A位点形成多个碱基特异性氢键，实现m6ARNA的募集与识别80其他m6A识别蛋白包括异质核糖核蛋白家族(heterogeneousHbonuc1eoprotein,HNRNP)成员HNRNPCGxHNRNPA2/B1以及胰岛素样生长因子mRNA结合蛋白2家族1/2/3(Insu1in-Iikegrowthfactor2mRNA-bindingproteinJGF2BP123%这些蛋白通过m6A位点识别，干涉RNA出核、翻译、剪接、衰变等过程并调控靶基因表达丰度，进而参与胞内细胞应激和稳态、程序性死亡、免疫细胞调控、细胞代谢等生物学过程，影响血液肿

7、瘤发生发展。(二)m6A修饰与细胞应激和细胞稳态细胞应激是细胞对抗环境损害的一种防御反应,能够通过启动一系列信号级联反应，维持细胞稳态或诱导过度应激的细胞死亡。其中，氧化应激指胞内活性氧等自由基过度产生所致的氧化还原系统失衡状态。m6A修饰可以诱导氧化应激的产生，并对细胞生存发挥双向调控作用。一方面，多种m6A修饰相关分子与活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS）产生相关，包括METT139zA1KBH510等。这些分子促进ROS产生，增强结直肠癌、乳腺癌等肿瘤细胞增殖与耐药。另一方面THDC2可抑制细胞抗氧化分子溶质载体家族7表达，导致ROS积累诱导细胞死亡，抑制肿瘤形成

8、11o这些结果表明m6A修饰机制不同，氧化应激状态对细胞生命影响也不同。然而，研究报道FTC）可通过上调关键抗氧化转录因子NF-E2相关因子，抑制细胞内氧化应激发生121提示m6A修饰还可增强胞内抗氧化能力。除此以外，m6A修饰可拮抗氧化应激导致的基因组破坏，维持细胞稳态。类泛素化的A1KBH5可快速调控基因损伤修复等途径的基因表达,从而抑制ROS导致的基因组损伤131综上，m6A修饰对氧化应激的调控复杂且多面，深入探索不同应激条件下m6A修饰对细胞功能的影响机制可能是未来实现精准靶向治疗的新方向。（三）m6A修饰与细胞程序性死亡细胞程序性死亡是一种由基因编码调控的主动性死亡过程，包括细胞凋亡

9、、自噬、焦亡和铁死亡等。METT13可通过上调miR-25-3p/蛋白激酶B途径促进细胞焦亡14,或稳定溶质载体家族7mRNA,上调其翻译水平抑制细胞铁死亡15oFTO可通过直接靶向促凋亡基因B淋巴细胞瘤-2相互作用蛋白3促进细胞死亡16o而且，FTO能够介导自噬相关分子5和自噬相关分子7mRNA去甲基化，促进细胞自噬170值得注意的是，m6A修饰可能通过细胞程序性死亡途径双向调控细胞活力，m6A调节蛋白在特定条件下对细胞生存的影响及其机制值得进一步探讨。（四）m6A修饰与免疫细胞调控m6A修饰参与多种固有免疫和适应性免疫细胞的增殖与功能调节。在细胞免疫中,METT13敲除小鼠模型表明METT

10、13显著影响T细胞稳态和亚群分化。METT13可通过招募YTHDF2促进细胞信号转导因子家族蛋白2mRNA甲基化，诱导其发生降解，进而抑制增殖相关信号通路Janus激酶/信号传导及转录激活蛋白5,增强T细胞的增殖与分化180而且，m6A修饰参与细胞毒性T淋巴细胞、辅助T细胞及调节/抑制T细胞等各个T细胞亚群的功能调节190除此以外，m6A修饰也参与其他免疫细胞的增殖与功能调节,包括B细胞、树突状细胞、巨噬细胞制200这些研究提示m6A修饰失调可能是造成免疫监视功能紊乱、肿瘤细胞免疫逃逸的重要原因。（五）m6A修饰与细胞代谢细胞代谢包含糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等过程，共同提供细胞生长发育所需

11、的能量。在肿瘤细胞中，m6A修饰与无氧糖酵解密切相关。METT13可直接结合葡萄糖转运体1和己糖激酶mRNA,上调其表达，促进结直肠癌细胞增殖21o另外，高乳酸肿瘤微环境可介导胞内组蛋白H3K18赖氨酸乳酸化,上调METT13或YTHDF2,促进肿瘤免疫逃逸，加速W瘤发生发展22,23o提示m6A修饰和细胞代谢可相互影响，共同促进细胞生存。除此以外，m6A修饰相关蛋白也广泛参与脂质代谢，氨基酸代谢，共同支持细胞的增殖与生命活动，促进肿瘤的发生发展241二、m6A修饰在血液肿瘤中的研究进展m6A修饰酶与阅读蛋白调控血液肿瘤细胞内转录因子、信号转导相关蛋白、细胞代谢关键酶或长链非编码RNA等分子基

12、因表达，促进急性白血病、慢性粒细胞性白血病(chronicmye1oid1eukemiazCM1多发性骨髓瘤(mu1tip1emye1oma,MM)和淋巴瘤发生发展和耐药复发。其中,急性髓系白血病(acutemye1oid1eukemia,AM1)是m6A修饰的研究热点。(-)急性白血病多种m6A修饰酶与阅读蛋白在AM1患者中异常表达，与AM1发生、进展及耐药密切相关。2017年的研究首次报道抑制METT13可导致AM1细胞周期阻滞，诱导细胞分化25o研究证明METT13可通过上调MYC、B淋巴细胞瘤-2等癌基因翻译,或激活蛋白激酶B信号通路，增强白血病干细胞增殖26o近期，有报道证明METT

13、116通过促进支链氨基酸转移酶1/2,影响支链氨基酸代谢重编程，干扰正常造血，促进AM1发生27o另外，m6A阅读蛋白YTHDC1、IGF2BP2可通过调控微小染色体维持蛋白4影响DNA复制，或调控谷氨酰胺代谢途径中关键靶点表达，增强白血病干细胞自我更新，促进白血病进展28,290这些研究表明m6A修饰异常在AM1形成与进展中具有重要作用。除此以外,m6A修饰异常可能与AM1基因融合或突变相关。FTO在多种异常分子特征AM1亚型中高表达，例如赖氨酸甲基转移酶2A基因重排，PM1蛋白核体支架/视黄酸受体唬虫合蛋白，或核磷蛋白双突变,FMS样酪氨酸激酶受体内部串联重复突变。在赖氨酸甲基转移酶2A重

14、排AM1中，FTO可下调抑癌基因含锚蛋白重复和SOCS框2和视黄酸受体谅达，促进AM1形成及进展。在PM1蛋白核体支架/视黄酸受体Offi性AM1中，FTO可促进AM1全反式维甲酸耐药30o另外，FTO可诱导白血病细胞中的血小板磷酸激酶和乳酸脱氢酶去甲基化，促进细胞糖酵解31oMETT13抑制剂STM2457xFTO抑制剂FB23-2JGF2BP2抑制剂CW1-2已在体内实验证明具有较好的抗白血病疗效29,32,330另外,针对FTO的谷胱甘肽-生物印迹纳米复合材料GNPIPP12MA可选择性靶向AM1干细胞并增强抗PD-11免疫疗法疗效34,提供靶向药物与免疫治疗联合的新方案。因此，结合患者

15、AM1分子背景或联合已有靶向抑制剂可能是提高m6A修饰酶抑制剂疗效的有效手段。这些研究证实了靶向m6A修饰蛋白治疗AM1,尤其是在克服化疗耐药AM1方面的巨大潜力。目前，关于m6A修饰在急性淋巴细胞白血病(acuteIymphob1astic1eukemiaA11)中的报道相对较少。有研究表明在ETS变体基因6/RUNX家族转录因子1融合基因阳性儿童A11中，METT13.METT114sFTO和A1KBH5呈现高表达状态，且随化疗缓解回归到正常水平，表明m6A修饰可能参与A11细胞增殖与疾病进展35o但这些蛋白在A11中的机制尚有待阐明。近期，研究证明FTO在T-A11中能够抑制干扰素调节因

16、子8的表达促进白血病细胞的增殖并缩短T-A11小鼠的生存期36oA1KBH5通过m6A去甲基化酶作用促进泛素特异性蛋白酶1RNA稳定性,进而上调有丝分裂激酶B,导致A11细胞糖皮质激素耐药371IGF2BP2可通过调控T细胞A11癌基因NOTCH1受体mRNA稳定性促进T-A11发展与化疗耐药，且IGF2BP2靶向抑制剂JX5对T-A11能够发挥抗白血病疗效380(二)慢性粒细胞性白血病CM1起源于髓系造血细胞，细胞分化程度较高但功能不全，其分子生物学特征为断裂簇区域蛋白/AB1原癌基因融合基因阳性。在CM1中,METT13可通过上调癌基因Pescadi11o核糖体生物发生因子1,影响核糖体形成及翻译效率；或降低抑癌基因磷酸酶及张力蛋白同源物表达等机制，促进CM1细胞增殖及化疗耐药39,40o这些研究提示联用METT13抑