【M6A识别蛋白在肿瘤中的分析进展文献综述4000字】

M6A识别蛋白在肿瘤中的研究进展文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u134621N6-甲基腺苷（m6A） 130742m6A与恶性肿瘤 2127732.1m6A与肺癌 254302.2m6A与肝癌 281992.3m6A与乳腺癌 315902.4m6A与其他恶性肿瘤 343383m6A与抗肿瘤药物 413644结语 417691参考文献 51N6-甲基腺苷（m6A）N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)是目前最常见的一种类型真核RNA的修饰。其主要出现在共有基序DRACH上（D对应于A，G或U；R对应于G或A；H对应于A，C或U），并且富含5'-非翻译区域（5'-UTR）、3'-非翻译区（3'-UTR）和mRNA终止密码子附近的编码DNA序列（CDS）。m6A的效应器包括“writers”、“readers”和“erasers”。“Writers”即甲基转移酶,其通过S-腺苷甲硫氨酸（SAM）转移酶的甲基在目标RNA上添加m6A甲基化ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Bedi</Author><Year>2020</Year><RecNum>8</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[8]</style></DisplayText><record><rec-number>8</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vx5w9vfekp25ake00eqxdr582tvzsffarzd5"timestamp="1604022916">8</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Bedi,R.K.</author><author>Huang,D.</author><author>Eberle,S.A.</author><author>Wiedmer,L.</author><author>Sledz,P.</author><author>Caflisch,A.</author></authors></contributors><auth-address>DepartmentofBiochemistry,UniversityofZurich,Winterthurerstrasse190,8057,Zurich,Switzerland. Currentaddress:DepartmentofBiomedicalSciencesFacultyofHealthandMedicalSciences,UniversityofCopenhagen,Blegdamsvej3,2200,Copenhagen,Denmark.</auth-address><titles><title>Small-MoleculeInhibitorsofMETTL3,theMajorHumanEpitranscriptomicWriter</title><secondary-title>ChemMedChem</secondary-title></titles><periodical><full-title>ChemMedChem</full-title></periodical><pages>744-748</pages><volume>15</volume><number>9</number><edition>2020/03/12</edition><keywords><keyword>Docking</keyword><keyword>Htrf</keyword><keyword>Mettl3/mettl14</keyword><keyword>Methyltransferase</keyword><keyword>m6A</keyword><keyword>proteincrystallography</keyword></keywords><dates><year>2020</year><pub-dates><date>May6</date></pub-dates></dates><isbn>1860-7187(Electronic) 1860-7179(Linking)</isbn><accession-num>32159918</accession-num><urls><related-urls><url>/pubmed/32159918</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1002/cmdc.202000011</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[1]。甲基转移酶复合物包含催化亚基甲基转移酶3（METTL3）和催化无活性但结构稳定的亚基METTL14。为了使细胞中发生正常的m6A修饰，METTL3-METTL14复合物还需要与其他因子结合，例如与肿瘤相关的蛋白（WTAP），KIAA1429（也称为Virilizer），RNA结合基序蛋白15（RBM15），E3泛素连接酶HAKAI，含锌指CCCH结构域的蛋白13（ZC3H13）等。FTO和ALKBH5是两种主要的RNA脱甲基酶，作为“erasers”，它们以Fe（II）/α-KG（α-酮戊二酸酯）依赖性方式催化RNA上m6A的去除。甲基转移酶和脱甲基酶协同调节m6A在RNA中的分布和丰度，而“reader”则特异性识别并结合m6A-RNA来控制其行为并调节下游功能。一类直接而强大的m6A读码器是包含YT521-B同源（YTH）域的蛋白质，它们不是直接识别m6A基团，而是在RNA的m6A甲基化后结合RNA结合基序ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[2]。m6A参与许多生物学功能，包括组织发育，幼稚多能性和干细胞分化，热休克反应和DNA损伤。已经在多种人类疾病中被证实涉及诸如肥胖、糖尿病、不育、代谢综合征和癌症。在各种癌症中，m6A通过调节癌症相关基因的表达而充当启动子或抑制子，这可能会影响癌细胞的启动，增殖，分化，转移和代谢重编程ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Han</Author><Year>2020</Year><RecNum>7</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>7</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vx5w9vfekp25ake00eqxdr582tvzsffarzd5"timestamp="1604022885">7</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Han,X.</author><author>Wang,L.</author><author>Han,Q.</author></authors></contributors><auth-address>CenterofClinicalLaboratory,SuzhouDushuLakePublicHospital,9#,ChongwenRoad,Suzhou,215000People'sRepublicofChina.</auth-address><titles><title>Advancesintheroleofm(6)ARNAmodificationincancermetabolicreprogramming</title><secondary-title>CellBiosci</secondary-title></titles><periodical><full-title>CellBiosci</full-title></periodical><pages>117</pages><volume>10</volume><edition>2020/10/17</edition><keywords><keyword>Cancermetabolicreprogramming</keyword><keyword>Detectiontechniques</keyword><keyword>Glycolysis</keyword><keyword>N6-methyladenosine</keyword></keywords><dates><year>2020</year></dates><isbn>2045-3701(Print) 2045-3701(Linking)</isbn><accession-num>33062255</accession-num><urls><related-urls><url>/pubmed/33062255</url></related-urls></urls><custom2>PMC7552565</custom2><electronic-resource-num>10.1186/s13578-020-00479-z</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[3]。此外，m6A被认为会影响miRNA加工和lncRNA剪接ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[4]，可能会改变癌症进展ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[5][6]。2m6A与恶性肿瘤2.1m6A与肺癌研究人员发现m6A甲基转移酶METTL3和去甲基化酶FTO和肺癌进展之间有很强的联系。Mettl4是一种重要的细胞周期调节蛋白，参与了癌细胞增殖、凋亡及血管生成等多种生物学行为。Mett-5作为一个新的基因家族已被鉴定为抑癌基因。在肺腺癌研究中，METTL3表达水平很高，并与肺癌细胞生长、存活和侵袭能力呈正相关。通过调节m6A水平，METTL3增强了EGFR、TAZ、MAPKAPK2及DNMT3A基因的翻译[7]。非小细胞肺癌NSCLC研究中，METTL3下调显著抑制癌细胞增殖能力[8]。在肺鳞癌，临床数据显示，m6A去甲基化酶FTO水平和患者预后呈负相关。但其具体作用机制仍不明确。FTO含量越高，预后越差。细胞实验发现，FTO抑制MZF1的m6A水平，提高mRNA的稳定性，从而促进肺鳞状细胞癌进展。MZF1在不同的恶性肿瘤中有多个靶基因，具有不同的靶基因，它们都与扩散和转移有关癌细胞[9]。2.2m6A与肝癌学者发现m6A甲基转移酶METTL3、去甲基化酶FTO和甲基结合蛋白YTHDFs都与肝癌的发生密切相关。本研究还采用了基因芯片技术分析了不同病理类型原发性肝细胞癌（HCC）细胞内基因表达情况及其差异。转录组测序显示，与正常肝组织相比，肝组织中的m6A水平显著升高。此外，HCC患者组织中的METTL3水平也显著升高，与不良预后呈正相关，METTL14和FTO没有显著变化，细胞和动物研究表明，METTL3的敲除或敲除显著抑制肝癌细胞的增殖和侵袭能力。在小鼠肿瘤模型中，METTL/6-1基因表达量下降；但对人肝细胞癌（HCC）却没有显着影响。m6A测序进一步显示，METTL3调节SOCS2mRNA的m6A水平，而YTHDF2在SOCS2上鉴定m6A位点，进而降低SOCS2mRNA的稳定性，促进肝癌的发展和进展[10]。在另一个临床数据发现中，与正常肝组织相比，肝癌组织中的RNAm6A水平明显下降。METTL14FTO表达水平低表达。且随着时间延长逐渐升高；而对于晚期癌患者而言，NFκB活性也表现为降低趋势。然而，METTL3和WTAP没有明显变化，在这项研究中，METTL14的抑制或抑制显著增加了肝癌细胞的增殖和侵袭能力，而METTL14的过度表达显著抑制了增殖和侵袭能力，这表明METTL14在肝癌进展中发挥作用。m6A测序进一步显示，METTL14通过DGCR8识别并结合pri-miRNA，促进肿瘤转移抑制因子miR-126成熟[11]。我们发现甲基化结合蛋白YTHDF2在肝癌组织中的表达水平显著升高。且该信号通路与肿瘤血管生成和转移相关。提示YTHDF2可能在肝癌的发展中起重要作用；随后的细胞实验表明，降低YTHDF2的表达水平明显抑制HepG2细胞的增殖能力，进一步的研究表明YTHDF2的表达受miR-145调控[12]。Zhao等人从TCGA数据挖掘中发现，YTHDF1表达在肝癌中显著升高，与病理学阶段呈正相关，而YTHDF1表达与患者存活率呈负相关关系，进一步挖掘发现下游调控因子如PPAR、Notch、p53等[13]。2.3m6A与乳腺癌越来越多的研究表明，m6A与乳腺癌的发生关系紧密，m6A调节蛋白在肿瘤发生发展中起着非常重要的作用，其表达水平的高低通常掌控着肿瘤的病理学进程。一方面m6A能够控制癌基因或抑癌基因的水平影响乳腺癌的产生[14]，另一方面，m6A调节蛋白（“writer”、“eraser”和“reader”）也通过m6A依赖生物化学与生物物理进展或者非依赖的方式影响乳腺癌。m6A与乳腺肿瘤的增殖和迁移等紧密相关，这提示m6A以及相关调节蛋白可能是潜在的药物靶点[15]。近年来，mRNA的异常m6A修饰对癌基因功能和表达水平的表观遗传学调控逐渐成为乳腺癌研究的焦点。2.4m6A与其他恶性肿瘤细胞实验表明，m6A水平的降低干扰了与AKT信号通路、PHLPP2、PRR5、PRR5L和METTL3相关的基因的表达，并调节子宫内膜癌细胞的增殖和迁移[16]。在胰腺癌研究中，METTL3的抑制与胰腺癌干细胞数量的显著增加有关，此外，METTL3的表达减少，从而显著降低了胰腺癌细胞对抗肿瘤药物的抵抗力，增加了对放射性外照射的敏感性[17]，这为胰腺癌的联合治疗提供了新的方向。临床数据显示，宫颈癌肿瘤组织中m6A水平低于正常组织，METTL3和METTL14表达水平明显下调，FTO和ALKBH5表达水平明显升高。临床数据表明，m6A水平较低的宫颈癌患者，其无病生存率和总生存率也较低，但复发率明显较高[18]。METTL3与膀胱癌的发生和发展有关，临床资料显示，METTL3在膀胱癌患者肿瘤组织中明显升高。细胞实验发现，METTL3的抑制作用与抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移、侵袭和过度表达相反。进一步的研究发现，除了AF4与MYC启动子结合启动子，AFF4、NF-κB路径的两个关键调节因子BKB和RELA以及MYC被确定为METTL-METTL3介导的m6A修饰的直接目标[19]。男性前列腺癌患者中，肿瘤组织中YTHDF2显著上调，在前列腺癌细胞对YTHDF2进行敲低，发现细胞中m6A水平显著下降，前列腺癌细胞的增殖、迁移能力受到抑制，miR-493-3p被鉴定为YTHDF2的直接上游因子，miR-493-3p通过介导YTHDF2的下调提高m6A水平进而抑制前列腺癌的进展[20]。3m6A与抗肿瘤药物化疗是常见的肺癌治疗方法，但是化疗药物的副作用和耐药比较大，所以经常与其他药物联合临床治疗。然而目前临床上常用的抗肿瘤药都会对机体造成一定程度的毒性作用。因此，为了更好地发挥化疗药物疗效，需要将多种抗癌药物联合使用。研究人员发现吉西他滨对低METTL3水平的胰腺癌细胞有明显的诱导细胞凋亡，m6A结合蛋白YTHDF1的下调一方面显著抑制结直肠癌细胞的增殖，另一方面增加了结直肠癌细胞对5-氟脲嘧啶和奥沙利铂的敏感性[21]。因此，m6A与化疗药物的结合可能为恶性肿瘤药物的开发提供新的思路。黄芩苷苷是中药中常见的中药活性成分。我们发现，黄芩苷治疗鼻咽癌后，鼻咽癌细胞中的m6A水平显著升高。进一步研究发现，mRNA剪接会影响鼻咽癌细胞的凋亡和细胞周期停滞，大黄素由大黄的根茎提取而来，是首个发现的FTO抑制剂，对FTO的抑制效果非常强，可以显著增加细胞内的m6A水平，这些结果提示，利用m6A途径可以在中药成分中找到抗肿瘤药物，为抗肿瘤药物的开发提供了新的思路。另一种FTOFTO抑制剂酸（MA）对FTO也有很强的抑制作用，它通过FTO的竞争性抑制显著提高细胞中的m6A水平，此外，我们还发现，MA异构体MA2不仅能抑制FTO显著提高细胞中的m6A水平，而且具有更好的细胞穿透性，从而更好地抑制胶质母细胞瘤，针对另一个去甲基化酶ALKBH5，研究发现柠檬酸盐结晶可显著抑制其在细胞内的表达[22]。因此针对m6A途径的精准、有效的靶向药物具有广阔前景。4结语近年来，随着二代测序技术技术的快速发展，人们发现了大量的m6A位点和相关的调控酶。基因基因转录转录和蛋白质水平上，m6A修饰途径中的甲基转移酶、去甲基化酶和结合蛋白被认为是潜在的分子靶点治疗方法。目前，已上市或正在进行临床试验的药物包括阿霉素类药物、紫杉醇类、氟尿嘧啶类及卡培他滨等药物，其中大部分已经进入临床应用阶段。然而，尽管大量的研究已经阐明了m6A在癌症中的作用，然而，仍有许多问题值得研究，例如与m6A调控有关的甲基转移酶、去甲基化酶和结合蛋白。有些恶性肿瘤的m6A调控机制仍有待探索，m6A调控的作用尚未得到临床验证。针对m6A调控途径的药物研发起步缓慢，将是未来研究的焦点。参考文献[1]WANGY,LIY,YUEM,etal.N(6)-methyladenosineRNAmodificationregulatesembryonicneuralstemcellself-renewalthroughhistonemodifications[J].NatNeurosci,2018,21(2):195-206.[2]LIUN,ZHOUKI,PARISIENM,etal.N6-methyladenosinealtersRNAstructuretoregulatebindingofalow-complexityprotein[J].NucleicAcidsRes,2017,45(10):6051-63.[3]易佑财,张靖,陈晓宇,朱金水.m~6A甲基化在肿瘤中修饰非编码RNA的最新研究进展[J].现代肿瘤医学,2021,29(10):1825-1828.[4]ALARCONCR,GOODARZIH,LEEH,etal.HNRNPA2B1IsaMediatorofm(6)A-DependentNuclearRNAProcessingEvents[J].Cell,2015,162(6):1299-308.[5]HUARTEM.TheemergingroleoflncRNAsincancer[J].NatMed,2015,21(11):1253-61.[6]HAYESJ,PERUZZIPP,LAWLERS.MicroRNAsincancer:biomarkers,functionsandtherapy[J].TrendsMolMed,2014,20(8):460-9.[7]LinS,ChoeJ,DuP,etal.Them6AmethyltransferaseMETTL3promotestranslationinhumancancercells[J].Molecularcell,2016,62(3):335-345.[8]DuM,ZhangY,MaoY,etal.MiR-33asuppressesproliferationofNSCLCcellsviatargetingMETTL3mRNA[J].Biochemicalandbiophysicalresearchcommunications,2017,482(4):582-589.[9]LiuJ,RenD,DuZ,etal.m6AdemethylaseFTOfacilitatestumorprogressioninlungsquamouscellcarcinomabyregulatingMZF1expression[J].Biochemicalandbiophysicalresearchcommunications,2018,502(4):456-464.[10]ChenM,WeiL,LawCT,etal.RNAN6‐methyladenosinemethyltransferase‐like3promoteslivercancerprogressionthroughYTHDF2‐dependentposttranscriptionalsilencingofSOCS2[J].Hepatology,2018,67(6):2254-2270.[11]MaJ,YangF,ZhouC,etal.METTL14suppressesthemetastaticpotentialofh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