谷仕艷，李萌竹，何作順

(大理大學公共衛(wèi)生學院，云南 大理 671000)

N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine，m6A)是指腺嘌呤(A)第6位氮原子發(fā)生甲基化而形成的一種修飾，是真核生物RNA最常見的甲基化修飾[1]。既往認為，RNA上的m6A修飾一旦形成就無法改變，但近年來的研究表明，m6A修飾可由相應的甲基轉(zhuǎn)移酶催化形成，同時也能被去甲基化酶移除，m6A修飾還能在相應甲基結(jié)合蛋白的介導下調(diào)控細胞增殖、凋亡和分化等多種重要的生物學過程[1-2]。甲基轉(zhuǎn)移酶、去甲基化酶和甲基結(jié)合蛋白均能影響m6A的修飾水平，統(tǒng)稱為m6A調(diào)控蛋白[2]。有證據(jù)表明，m6A及其調(diào)控蛋白可參與肺癌、肝癌、胃癌、乳腺癌和白血病等多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展，m6A及其調(diào)控蛋白水平的異常還與部分腫瘤患者的藥物治療效果及預后密切相關[3-5]?，F(xiàn)對m6A調(diào)控蛋白的作用和種類及其調(diào)控蛋白在呼吸、消化、神經(jīng)和血液等多系統(tǒng)腫瘤中的作用進行歸納總結(jié)，并對其參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的具體機制予以綜述。

1 m6A的調(diào)控蛋白

目前發(fā)現(xiàn)的m6A調(diào)控蛋白主要有甲基轉(zhuǎn)移酶、去甲基化酶和甲基結(jié)合蛋白3大類[2]。m6A甲基轉(zhuǎn)移酶指能催化m6A修飾形成的酶類，甲基轉(zhuǎn)移酶樣(methyltransferase like，METTL)3是最早被發(fā)現(xiàn)的m6A甲基轉(zhuǎn)移酶；METTL3的同系物蛋白METTL14也能催化m6A修飾的形成；而作為接頭蛋白的威爾姆斯腫瘤1相關蛋白可通過引導METTL3和METTL14定位而間接影響m6A的修飾水平。此外，多種接頭蛋白(KIAA1429、VIRMA、HAKAI、ZC3H13、RBM15等)均參與m6A修飾的形成過程[5-6]。METTL16亦可催化前體信使RNA(messenger RNA，mRNA)和長鏈非編碼RNA上的m6A修飾形成[7]?？梢姡琺6A甲基轉(zhuǎn)移酶是一組復合物，這些組分可獨立或以相互協(xié)同的方式催化m6A修飾。

與甲基轉(zhuǎn)移酶不同，m6A去甲基化酶是以單一組分移除m6A修飾。脂肪量與肥胖相關蛋白(fat mass and obesity associated protein，F(xiàn)TO)具有移除m6A甲基化修飾的能力；隨后研究證實，AlkB同源蛋白5(AlkB homologue 5，AlkBH5)也能有效移除RNA上的m6A修飾[5-6]。

甲基結(jié)合蛋白的種類較多，主要有YTH結(jié)構域家族蛋白(YTH domain family protein，YTHDF)(如YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3)、含YTH結(jié)構域的蛋白(YTH domain containing protein，YTHDC)(YTHDC1和YTHDC2等)以及異質(zhì)核糖核蛋白A2B1、真核生物轉(zhuǎn)錄起始因子3、胰島素樣生長因子2 mRNA的結(jié)合蛋白1/2/3等[5-6]。

2 m6A及其調(diào)控蛋白與腫瘤

2.1m6A及其調(diào)控蛋白與呼吸系統(tǒng)腫瘤 肺癌是最常見的呼吸道腫瘤，其發(fā)病率和死亡率在我國均位居第一，嚴重威脅居民健康。m6A及其調(diào)控蛋白參與肺癌的發(fā)生發(fā)展。在原發(fā)性非小細胞肺癌患者的腫瘤組織中，METTL3的陽性表達率高于癌周正常組織，且METTL3水平與患者腫瘤大小、浸潤深度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等有關[8]。采用小干擾RNA干擾技術降低肺癌細胞中METTL3的水平后，RNA上m6A的修飾水平降低，細胞增殖、遷移和侵襲等惡性表型受到抑制[9]。另有研究則表明，在非小細胞肺癌的腫瘤組織中，微RNA(microRNA，miRNA/miR)-33a可靶向作用于METTL3 mRNA的3′非翻譯區(qū)，引起METTL3表達水平降低，從而影響肺癌細胞的生長[10]。非小細胞肺癌細胞系中METTL3蛋白發(fā)生泛素樣修飾，該修飾不影響METTL3蛋白的穩(wěn)定性及定位，但能顯著降低METTL3的甲基轉(zhuǎn)移酶活性，從而降低mRNA上的m6A修飾水平，影響肺癌細胞的惡性表型[11]。此外，通過對癌癥基因組圖譜中的數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)，m6A的去甲基化酶FTO與肺鱗狀細胞癌的預后相關；敲低肺癌細胞FTO的表達可引起髓樣鋅指1 mRNA上m6A修飾增加，促進髓樣鋅指1 mRNA的降解，使髓樣鋅指1蛋白的表達降低，最終抑制細胞的增殖和侵襲[12]。隨后的體內(nèi)實驗進一步證實，非小細胞肺癌患者腫瘤組織中FTO的mRNA和蛋白表達水平均升高；異種移植實驗結(jié)果顯示，敲低FTO可顯著抑制肺癌細胞生長，可能與高水平FTO能移除泛素特異性蛋白酶mRNA上的m6A，進而增加該mRNA的穩(wěn)定性有關[13]。

2.2m6A與消化系統(tǒng)腫瘤 肝癌是一種常見且較嚴重的消化道腫瘤，我國肝癌的病死率位居第二位。近年來，對肝癌中m6A及其調(diào)控蛋白作用的研究逐漸增多。有研究顯示，降低人肝癌HepG2細胞中總RNA的m6A水平后，細胞凋亡增加，p53及其上下游關鍵分子的基因水平出現(xiàn)明顯波動[14]。隨后，對293例肝癌患者的研究發(fā)現(xiàn)，124例肝癌患者肝癌組織中的METTL3水平升高，169例METTL3水平下降，METTL3高表達肝癌患者5年生存率明顯高于METTL3低表達患者，提示METTL3在肝癌中可能發(fā)揮抑癌基因的作用，METTL3低表達表明肝癌的惡性程度較高[15]。另一項研究顯示，敲低METTL3基因肝癌細胞的細胞因子信號轉(zhuǎn)導抑制因子2 mRNA的m6A修飾水平降低，肝癌細胞的增殖、侵襲和集落形成能力也隨之受到抑制[16]。但METTL14作為另一種m6A甲基轉(zhuǎn)移酶，其在肝癌組織中呈低表達，m6A修飾維持在較低水平，促進肝癌細胞的異常增殖和侵襲，可能與低水平m6A修飾抑制miR-126的生成有關[17]。上述兩項研究中，肝癌細胞中m6A變化趨勢和作用的研究結(jié)果相反，可能與研究所使用的細胞系及腫瘤組織的異質(zhì)性有關。此外，有研究顯示，miR-145水平與m6A甲基結(jié)合蛋白YTHDF2的表達水平呈明顯負相關，miR-145可能靶向作用于YTHDF2 mRNA的3′非翻譯區(qū)，從而調(diào)控YTHDF2的蛋白表達水平，以m6A依賴的方式參與肝癌細胞的增殖[18]。肝癌中YTHDF1也呈異常表達，且YTHDF1水平越高，肝癌患者的預后越差[19]。

胃癌是常見的消化道腫瘤。與正常胃黏膜組織相比，胃癌組織和胃癌癌前病變組織中的METTL14表達水平顯著降低，且組織分化越差，胃癌患者癌組織中METTL14的陽性表達率越低，表明METTL14可能抑制胃癌細胞的增殖、分化和轉(zhuǎn)移[20]。此外，胃癌患者腫瘤組織中威爾姆斯腫瘤1相關蛋白的表達也明顯低于癌旁組織，敲低MGC-803細胞系中威爾姆斯腫瘤1相關蛋白可促進細胞生長、遷移和侵襲[21]。m6A甲基結(jié)合蛋白YTHDF2在胃癌組織中高表達，敲低YTHDF2后，MGC-803胃癌細胞的增殖明顯受抑制，細胞凋亡增加[22]。

YTHDF2蛋白的高表達也能增強胰腺癌細胞的惡性表型，可能與YTHDF2上調(diào)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化關鍵蛋白——Yes相關蛋白的水平，進而促進細胞上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化有關[23]。m6A的水平還與胰腺癌細胞對化療藥物的耐受性有關，敲低胰腺癌細胞中m6A甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3的表達，細胞的形態(tài)和增殖不受影響，但胰腺癌細胞對吉西他濱、5-氟尿嘧啶、順鉑和放療等的敏感性增加[24]。YTHDF1水平與結(jié)直腸癌的腫瘤浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和癌癥分期呈正相關，敲低YTHDF1的表達可抑制結(jié)直腸癌細胞的生長，并增加細胞對抗癌藥物氟尿嘧啶和奧沙利鉑的敏感性[25]。

2.3m6A與神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤 膠質(zhì)瘤是最常見的神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤，具有治愈難、局部播散強和復發(fā)率高等特點。膠質(zhì)瘤干細胞存在于膠質(zhì)瘤中，mRNA上m6A修飾的形成是腦膠質(zhì)瘤干細胞自我更新和維持腫瘤表型的關鍵原因。研究發(fā)現(xiàn)，m6A甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3和METTL14蛋白表達水平降低可增加腦膠質(zhì)瘤干細胞的惡性表型；而過表達METTL3或抑制FTO表達可使腦膠質(zhì)瘤干細胞的生長和自我更新能力減弱；進一步分析發(fā)現(xiàn)，METTL3和METTL14蛋白表達水平降低，ADAM19 mRNA的m6A修飾也隨之減少，可見，ADAM19蛋白對腦膠質(zhì)瘤干細胞的惡性表型有重要調(diào)控作用[26]。另有研究表明，膠質(zhì)瘤干細胞中的METTL3蛋白表達增加，并可隨細胞分化降低；抑制METTL3表達可提高膠質(zhì)瘤干細胞對γ射線的敏感性，抑制DNA損傷修復[27]。威爾姆斯腫瘤1相關蛋白的表達水平與膠質(zhì)瘤分級呈正相關，威爾姆斯腫瘤1相關蛋白表達水平越高，膠質(zhì)瘤患者術后生存率越低[28]。此外，膠質(zhì)瘤干細胞中AlkBH5表達增加，敲低AlkBH5表達可調(diào)控細胞周期以及DNA復制、重組和修復等生物學事件，從而抑制膠質(zhì)瘤干細胞增殖，其機制可能是過表達AlkBH5將致瘤轉(zhuǎn)錄因子叉頭盒蛋白質(zhì)M1初始轉(zhuǎn)錄組上的m6A修飾移除，從而增強了致瘤轉(zhuǎn)錄因子叉頭盒蛋白質(zhì)M1的表達，而致瘤轉(zhuǎn)錄因子叉頭盒蛋白質(zhì)M1可參與膠質(zhì)瘤干細胞的周期調(diào)控、自我更新和腫瘤表型的維持等多種生物學事件[29]。

2.4m6A與其他實體腫瘤 除上述腫瘤外，m6A與宮頸鱗狀細胞癌、前列腺癌、乳腺癌等實體腫瘤也有關。有研究顯示，宮頸鱗狀細胞癌中FTO表達升高可增強腫瘤細胞對放療的耐受性，其機制可能是高表達FTO移除了β聯(lián)蛋白mRNA的m6A修飾，促進了β聯(lián)蛋白mRNA的翻譯，提高了切除修復交叉互補酶1的活性[30]。

在前列腺癌患者的腫瘤組織中，miR-493-3p和m6A甲基結(jié)合蛋白YTHDF2水平呈負相關，miR-493-3p可靶向作用于YTHDF2的mRNA，上調(diào)miR-493-3p，YTHDF2蛋白水平下降；此外，敲低YTHDF2表達可升高m6A水平，進而抑制細胞增殖和侵襲，表明miR-493-3p和YTHDF2均可間接調(diào)控m6A水平，影響前列腺癌的進展[31]。

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，m6A及其調(diào)控蛋白水平異常在乳腺癌復發(fā)和轉(zhuǎn)移中起重要作用[32-34]。哺乳動物乙型肝炎病毒X相互作用蛋白(hepatitis B virus X interacting protein，HBXIP)在乳腺癌進展中具有重要作用，而在乳腺癌患者的乳腺腫瘤組織中，HBXIP與METTL3的表達水平呈正相關。研究顯示，HBXIP可通過抑制miRNA Let-7g的水平上調(diào)METTL3的表達，而METTL3也能通過催化HBXIP mRNA的m6A修飾形成促進HBXIP的表達，表明HBXIP/let-7g/METTL3/HBXIP正向調(diào)控環(huán)路可促進乳腺癌細胞的生長[32]。乳腺癌干細胞指乳腺癌細胞中能無限增殖和分化的亞群細胞，是乳腺癌復發(fā)和轉(zhuǎn)移的關鍵因子[33-34]。據(jù)報道，缺氧微環(huán)境能使m6A去甲基化酶AlkBH5的表達水平以缺氧誘導因子-1依賴的方式上調(diào)，進而特異性地移除多能性因子NANOG mRNA上的m6A甲基化修飾，提高NANOG蛋白的表達水平以及NANOG mRNA的穩(wěn)定性，維持乳腺癌干細胞表型，從而促進乳腺癌的遷移和侵襲[33]。同樣，缺氧也能以鋅指蛋白217依賴的方式上調(diào)AlkBH5的表達，進而移除乳腺癌干細胞多能性因子NANOG和紅系Kruppel樣因子4 mRNA 上的m6A修飾，促進NANOG和紅系Kruppel樣因子4的表達，提高乳腺癌干細胞的惡性表型[34]。

2.5m6A與血液系統(tǒng)腫瘤 除與上述實體腫瘤相關外，m6A也能參與血液腫瘤的發(fā)生發(fā)展。對癌癥基因組圖譜收錄的急性髓系白血病患者數(shù)據(jù)的分析研究顯示，m6A修飾的RNA調(diào)控蛋白基因(METTL3、METTL14、AlkBH5和FTO等)的突變與p53基因異常具有關聯(lián)性[35]。此外，m6A及其調(diào)控蛋白還可參與白血病的發(fā)生發(fā)展。m6A甲基轉(zhuǎn)移酶METTL14在正常造血干細胞及急性髓系白血病細胞中高表達，而在髓樣分化過程中表達降低，METTL14表達的降低可促進造血干細胞和急性髓系白血病細胞的終末髓樣分化，且細胞的存活和增殖能力增強，可能由高水平METTL14催化髓細胞增生原癌基因(myelocytomatosis oncogene，MYC)mRNA 3′端m6A修飾形成，并促進MYC蛋白生成所致[36]。研究已證實，MYC蛋白作為轉(zhuǎn)錄因子可在造血干細胞自我分化中起作用[37]。在小鼠模型中，髓系白血病細胞的METTL3表達水平高于正常造血干細胞，敲低METTL3表達可引起髓系白血病細胞的分化和凋亡，可能與m6A可促進MYC、BCL-2和PTEN等mRNA的翻譯有關[38]。此外，METTL3還能以染色質(zhì)依賴的方式調(diào)控細胞周期，參與白血病的進展[39]。

威爾姆斯腫瘤1相關蛋白也是急性髓系白血病的致癌蛋白[40]。m6A去甲基化酶FTO可移除調(diào)控淋巴細胞分化和生長重要因子(ASB2和RARA)mRNA上的m6A修飾，抑制淋巴細胞的生長和分化，從而促進急性髓系白血病的發(fā)生[41]。m6A修飾在白血病藥物治療中也具有重要作用，具有抗白血病活性的羥基-2-戊二酸酯可抑制FTO活性，使調(diào)控白血病細胞分化和自我更新的重要因子(如MYC和CCAAT增強子結(jié)合蛋白-A)的mRNA 5′端m6A修飾增加，促進mRNA降解，抑制MYC/CCAAT增強子結(jié)合蛋白-A信號通路活化受到，導致白血病細胞的增殖能力減弱[42]。

3 結(jié) 語

m6A與多器官和多系統(tǒng)惡性腫瘤有關，且在不同腫瘤中的作用存在差異。目前，相關研究主要關注m6A在不同腫瘤中的作用，并對特定mRNA上m6A修飾水平的變化對腫瘤惡性表型的影響進行探討。m6A修飾廣泛存在于真核生物的多種RNA上，m6A修飾除可影響mRNA的剪接、翻譯和穩(wěn)定性外，還可調(diào)控miRNA、長鏈非編碼RNA和環(huán)狀RNA等非編碼RNA的水平和功能[3,6]。未來對m6A與腫瘤的研究中，除深入闡明m6A通過mRNA參與腫瘤的機制外，還需全面探討m6A借助非編碼RNA調(diào)控不同腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制，為m6A在腫瘤預防和治療中的應用提供更全面的理論支持，以推動基于m6A修飾腫瘤預防和治療策略的制定和應用。