一個月發表30多篇10分以上的文章，到底是何方神圣？答案：RNA甲基化。今天小編先來介紹一下m6A RNA甲基化。
m6A是真核細胞中mRNAs豐度最高的甲基化修飾，在包括組織發育、干細胞自我更新和分化、熱休克以及DNA損傷應答，母本合子(maternal-to-zygotic)轉化等多個重要的生物學過程中扮演重要角色。作為m6A的Writer，MTC（m6A methyltransferase complex，m6A甲基轉移酶復合物，METTL3, METTL14, WTAP以及有待確認的VIRMA，RBM15）可以催化甲基化過程，相反Eraser（包括FTO，ALKBH5)可以催化去甲基化過程。發生m6A甲基化的mRNA要依賴于Reader蛋白來識別甲基化位點從而影響其穩定性、剪切行為以及靶標mRNA的蛋白翻譯。考慮到m6A在正常生物學過程當中的重要意義，m6A甲基化修飾水平調控的紊亂也會導致疾病的起始、發展和耐藥等問題的出現。云序生物為您帶來最新m6A研究匯總，囊括了最新有關m6A生物學功能研究的重要成果，今天為您帶來該系列的癌癥篇，和您一同回顧m6A在癌癥領域的最新研究進展。
圖1：m6A 修飾機制相關總結示意圖（doi:10.1038/s41422-018-0034-6）
1. Cancer Cell: m6A調控GSC成瘤性與細胞增殖系統
IF：27.407，2017.4.10
Cancer Cell報道芝加哥大學何川教授有關m6A與GSC（Glioblastoma Stem-like Cells）成瘤與細胞增殖的最新研究，ALKBH5在GSC中通過調控下游分子FOXM1來調控GSC的自我更新與成瘤能力。實驗表明，ALKBH5的高表達預示著GBM（膠質母細胞瘤）病人的不良預后，其主要機制是通過ALKBH5的去甲基化活性讓下游分子FOXM1初生轉錄本去甲基化從而提高其蛋白表達。此外，非編碼RNA分子FOXM1-AS可以增強FOXM1新生轉錄本和ALKBH5的相互作用，從而間接調控GSC的自我更新和增殖系統。體內體外實驗表明敲除FOXM1-AS和ALKBH5均可以影響與FOXM1分子相關的GSC成瘤性。該研究揭示了RNA m6A去甲基化酶ALKBH5和m6A在膠質母細胞瘤中的重要作用。
圖2：ALKBH5調節GSC的成瘤性和增殖系統
2. Cell: FTO/m6A/MYC/CEBPA信號通路是抗白血病的潛在靶點
IF：30.4，2018.1.11
同樣來自芝加哥大學何川教授團隊，Cell期刊文章報道R-2HG可以靶向FTO/m6A/MYC/CEBPA信號通路而具有抗白血病活性。R-2HG可以抑制白血病細胞增殖以及存活率，促進細胞周期阻滯（cell cycle arrest）和凋亡，因而R-2HG在體內體外均展現出抗白血病活性。從機制上講，R-2HG可以抑制FTO（fat mass and obesity-associated protein）蛋白活性從而上調對R-2HG敏感的白血病細胞內RNA m6A的整體水平，而這一甲基化水平的上調又使MYC/CEBPA轉錄本穩定性降低，相關信號通路被抑制。總體來講，雖然在IDH1/2突變的癌癥細胞中R-2HG的不斷積累可以促進癌癥的起始發展，但是該研究表明R-2HG在FTO高表達的癌癥細胞當中還是可以通過靶向FTO/m6A/MYC/CEBPA信號通路從而抑制白血病細胞的增值與細胞存活率，從而體現抗白血病活性。
圖3：R-2HG可以靶向FTO/m6A/MYC/CEBPA通路而具有抗腫瘤活性
3. Cell Reports：m6A調控GSC的自我更新和腫瘤分化
IF：8.3，2017.3.14
Cell Reports雜志發表了來自芝加哥大學何川教授和美國希望城貝克曼研究所Yanhong Shi團隊有關m6A甲基化修飾調控膠質母細胞瘤干細胞分化的研究成果。
RNA化學修飾在生物過程中起到重要作用，然而RNA的m6A修飾在癌癥以及癌癥干細胞方面的作用還并不明朗。這篇文章證明，RNA的m6A修飾對于膠質母細胞瘤干細胞(glioblastoma stem cell, GSC)的自我更新和成瘤過程都起到了至關重要的作用，敲除兩個RNA甲基轉移酶復合物（METTL3或者METTL14）可以明顯促進GSC的增長與自我更新并增強成瘤性。相反，過表達METTL3或者抑制RNA去甲基化酶FTO可以抑制GSC增長與自我更新。此外，抑制FTO可以明顯抑制癌癥的發生發展并延長移植GSC小鼠的生存周期。m6A測序表明METTL3或者METTL14的敲除可以誘導RNA m6A富集并改變基因mRNA水平的表達量（如ADAM19，EPHA3和KLF4），這些表達量發生改變的基因往往在GSC當中發揮重要的生物學功能。本研究首次闡述了mRNA m6A相關機制在GSC中的重要作用并提出m6A是潛在的GSC治療理論依據。
圖4：m6A RNA甲基化調控GSC的自我更新和成瘤性
4. Cancer Cell: FTO在AML中扮演原癌基因的角色
IF：26.7，2017.1.9
芝加哥大學的何川教授和陳建軍（音譯）教授合作闡明了去甲基化酶FTO在急性髓細胞白血病（acute myeloid leukemia, AML）發生發展過程中的作用。作為第一個被發現的RNA去甲基化酶，FTO可以調控靶標mRNA的去甲基化過程，已有的研究表明FTO可以調控腦內多巴胺神經元信號轉導以及脂肪生成過程中脂肪相關調控因子的mRNA剪切方式。然而作為RNA去甲基化酶，FTO在癌癥發生發展過程中的重要作用還沒被深入研究。AML是一種最為致命的惡性血液病，治療難度較大，標準的化學療法只能讓一部分AML病人（35%-40%小于60周歲的患者和5%-15%大于60周歲的年患者）存活期超過5年。對于AML治療尋找有效的靶向治療方法是極為重要的，而這依賴于對AML藥物應答和分子機制的深入了解。研究表明，在帶有t(11q23)/MLL基因重排，t(15；17)/PML-RARA，FLT3-ITD以及NPM1突變的AML當中FTO高表達。FTO可以增強白血病原癌基因介導的細胞轉化，通過下調mRNA m6A甲基化水平而調控靶標蛋白（如ASB2，RARA）的表達量從而抑制ATRA（all-trans-retinoic acid）誘導的AML細胞分化。該研究證明了m6A甲基化重要的生物學功能，調控癌癥相關蛋白的表達量，為白血病治療和藥物治療應答提供了更多治療依據。
圖5：FTO促進AML的發生
5. HEPATOLOGY：METTL14抑制肝癌細胞轉移
IF：13.246，2016.10.24
上海第二軍醫大學孫樹漢課題組發表文章報道METTL14抑制肝癌細胞的轉移作用。本研究當中，研究者利用男女肝癌樣本各20例低通量qPCR方法檢測已知的RNA甲基化酶和去甲基化酶的表達，發現甲基轉移酶METTL14在肝癌中顯著下調。一方面METTL14下調可以引起肝癌轉移，另一方面METTL14敲除導致HCC轉移能力增強。本研究證明m6A修飾在肝癌細胞當中，尤其是轉移性肝癌細胞水平降低，METTL14是m6A水平異常的主導因素。此外METTL14下調是無復發肝癌細胞的不良預后因子，在體內體外實驗被證明與腫瘤轉移顯著相關。研究確認METTL14和DGCR8相互作用以依賴m6A的方式正向調控初始microRNA 126的表達，而microRNA 126可以在腫瘤轉移過程中抑制METTL14。
圖6：METTL14抑制肝癌細胞轉移
6. Cell Stem Cell：METTL14對于AML疾病的發生發展至關重要
IF：23.394，2018.2.1
辛辛那提大學華人科學家陳建軍教授實驗室研究了m6A甲基化在白血病當中的重要作用。研究表明，METTL14在正常HSPCs（hematopoietic stem/progenitor cell）以及帶有原癌融合蛋白t（11q34），t（15；17）或者t（8；21）的AML（急性髓細胞樣白血病）細胞中高表達，在骨髓分化過程中表達下調。沉默METTL4能夠促進正常HSPC和AML的細胞終末髓系分化，并且抑制AML細胞的更新和增值。從機制上講，METTL14通過m6A修飾調節靶基因（如：MYB，MYC）發揮致癌作用，但是METTL14蛋白本身受SPI1負調控。總之，該研究揭示了SPI1-METTL1-MYB信號體系在髓細胞和白血病中的作用，并強調了METTL14調控m6A修飾在正常和惡性造血中的關鍵作用。
圖7：SP1-METTL14-MYB/MYC信號軸在白血病發生過程中的重要作用
7. Nature Medicine：METTL3調控正常造血干細胞和白血病細胞的髓系分化
IF：29.886，2017.9.18
來自康奈爾大學Samie R Jaffrey科研團隊的最新研究結果表明，METTL3調控正常造血干細胞和白血病細胞的髓系分化。雖然m6A是豐度很高的mRNA甲基化修飾，但是m6A是否可以調控正常以及惡性骨髓造血干細胞的分化過程還是未知。該研究表明通過shRNA的方法在HSPC（人造血干細胞/前體細胞）當中敲除METTL3可以促進其細胞分化并伴隨細胞增值活性的下調。相反如果過表達METTL3抑制細胞分化而促進細胞的增值。在急性髓系白血病（AML）細胞中的METTL3 mRNA和蛋白表達量要明顯高于HSPCs以及其他腫瘤細胞中。此外，在小鼠體內敲除METTL3可以延遲白血病的進展，在人的髓系白血病細胞系中敲除METTL3則能夠誘導細胞分化和凋亡。單堿基分辨的高通量測序手段發現在人急性髓系白血病MOLM-13細胞系中，m6A可以上調c-MYC，BCL2以及PTEN基因的mRNA水平。總體來講，這份研究提供了更多METTL3可以作為髓系白血病治療潛在靶點的依據。