盡管N1-甲基腺苷(m1A)RNA修飾是RNA代謝的重要調(diào)節(jié)因子，但m1A修飾在腫瘤發(fā)生中的作用仍不清楚。
2023年12月1日，上海交通大學柴佩韋、范先群及賈仁兵共同通訊在 Nucleic Acids Research 上在線發(fā)表題為“Histone lactylation-boosted ALKBH3 potentiates tumor progression and diminished promyelocytic leukemia protein nuclear condensates by m1A demethylation of SP100A”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)組蛋白乳糖化通過去除SP100A的m1A 甲基化，增強ALKBH3的表達，同時減弱腫瘤抑制性早幼粒細胞白血病蛋白(promyelocytic leukemia protein，PML)凝聚體的形成，促進癌癥的惡性轉(zhuǎn)化。
首先，ALKBH3在高風險的眼部黑色素瘤中由于組蛋白乳糖基化水平過高而特異性上調(diào)，即m1A 低甲基化狀態(tài)。此外，多組學分析方法隨后確定了PML小體的核心成分SP100A作為ALKBH3的下游候選靶標。
在治療方面，ALKBH3的沉默在體外和體內(nèi)都對黑色素瘤表現(xiàn)出有效的治療效果，并且可以被SP100A的敲除所逆轉(zhuǎn)。在機制上，該研究發(fā)現(xiàn)YTHDF1負責識別m1A 甲基化的SP100A轉(zhuǎn)錄本，從而增加其RNA穩(wěn)定性和翻譯效率?？傊?，該研究初步證明了m1A 修飾是腫瘤抑制基因表達所必需的，擴展了目前對m1A 在腫瘤進展中動態(tài)功能的理解。此外，乳糖基化驅(qū)動的ALKBH3對于PML核凝聚體的形成至關重要，這為理解m1A 修飾、代謝重編程和相分離事件架起了橋梁。
RNA修飾由多種酶修飾或去除，這些修飾在基本的分子機制中發(fā)揮作用。N1-甲基腺苷(m1A)RNA修飾的精確時空調(diào)控對于表觀基因組穩(wěn)態(tài)至關重要。重要的是，m1A RNA甲基化阻斷了Watson-Crick界面，從而影響RNA二級結(jié)構和蛋白質(zhì)- RNA相互作用，這在tRNA，rRNA，mRNA和線粒體RNA中觀察到。m1A動態(tài)甲基化由甲基轉(zhuǎn)移酶(TRMT6、TRMT61A、TRMT61B和TRMT10C)、去甲基化酶(ALKBH1和ALKBH3)和RNA結(jié)合蛋白(YTHDFs)介導。迄今為止，越來越多的證據(jù)表明，m1A動態(tài)甲基化在基因表達、RNA穩(wěn)定性和翻譯效率等生物學過程中起著至關重要的作用。例如，ALKBH3介導的m1A去甲基化對于Aurora A的表達是必需的，它調(diào)節(jié)哺乳動物細胞中的纖毛發(fā)生。
值得注意的是，m1A甲基化參與多種癌癥的發(fā)生，包括胃腸道癌、口腔鱗狀細胞癌、宮頸癌和霍奇金淋巴瘤。此外，異常的m1A甲基化引發(fā)了一些致癌事件，包括代謝重編程、膠原蛋白的產(chǎn)生和tRNA來源的小RNA的產(chǎn)生。值得注意的是，m1A去甲基化酶ALKBH3的表達增加在許多癌癥中經(jīng)常被觀察到，并加速了惡性增殖和侵襲。值得注意的是，幾項全基因組篩選研究已經(jīng)證明了具有超過500個顯著的m1A結(jié)合位點；然而，這些m1A甲基化修飾在腫瘤發(fā)生中的潛在功能仍然知之甚少。
文章模式圖（圖源自Nucleic Acids Research)
眼部黑色素瘤包括結(jié)膜黑色素瘤(CoM)和葡萄膜黑色素瘤(UM)，是最常見和最危及生命的眼部惡性腫瘤，對普通化療耐藥。對于CoM、BRAF和NRAS的功能獲得性突變已被確定為驅(qū)動致癌事件。大多數(shù)UM患者存在G蛋白α亞基Q(GNAQ)和G蛋白α亞基11(GNA11)的激活突變。此外，一些表觀遺傳學異常參與了眼部黑色素瘤的發(fā)病機制，包括異常的組蛋白修飾、m6A修飾和3D染色體構象。例如，ALKBH5介導的m6A去甲基化抑制組氨酸三聯(lián)體核苷酸結(jié)合蛋白2(HINT2)的翻譯，從而促進眼部黑色素瘤細胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移。然而，m1A修飾在眼部黑色素瘤發(fā)生中的作用機制仍不清楚。
基于此，該研究首次揭示了在眼部黑色素瘤中，全局性m1A修飾特異性降低，這歸因于組蛋白乳糖化增加了ALKBH3的表達。此外，研究人員還進行了全基因組蛋白質(zhì)組學分析、轉(zhuǎn)錄組篩選和m1A甲基化RNA免疫沉淀測序(MeRIP-seq)，發(fā)現(xiàn)ALKBH3可以去除SP100A上的m1A修飾并抑制其表達。重要的是，ALKBH3的沉默在體外和體內(nèi)都對黑色素瘤表現(xiàn)出良好的治療效果，并且這些效果隨著SP100A的敲除而減弱。此外，YTHDF1負責識別SP100A的m1A修飾，從而增強其RNA穩(wěn)定性和翻譯效率?？偟膩碚f，該結(jié)果表明ALKBH3依賴的m1A去甲基化對于PML核體的形成至關重要，從而提供了一種新的治療策略，其中“靶向m1A重編程策略”對于腫瘤治療是有效的。
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本研究中所用的ALKBH3/SP100A過表達和干擾慢病毒質(zhì)粒、SP100A-5UTR報告基因質(zhì)粒均由吉滿生物提供。
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文章來源：課題組供稿
文獻來源
https://doi.org/10.1093/nar/gkad1193
原文引用
“The PGMLV-CMV-MCS-EF1-ZsGreen1-T2A-Puro，PGMLV-hU6-MCS-CMV-ZsGreen1- PGK- Puro-WPRE，ZV502 and ZV102 vectors were used in our study. ALKBH3 shRNAs，SP100A shRNA，YTHDF1 shRNA and their corresponding verified negative control sequences were amplified by PCR and inserted into the PGMLV-hU6-MCS-CMV-ZsGreen1-PGK- Puro-WPRE vectors. The SP100A ORF was generated by PCR and cloned into the PGMLV-CMV-MCS-EF1-ZsGreen1-T2A-Puro vector.
The DNA fragments of the SP100A-5UTR containing the wild-type m1A motifs and mutant motifs (potential m A was replaced by T) were synthesized and inserted upstream of firefly luciferase of the pmirCLO vector.”
