余夢霞 謝亞萍

到目前為止已有超過150種RNA的轉(zhuǎn)錄后修飾方式被發(fā)現(xiàn)，其中N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine,m6A）是最常見的，最早于上世紀(jì)70年代被報(bào)道。隨后在純化出m6A特異性抗體的基礎(chǔ)上，通過m6A測序、RNA免疫共沉淀等方法，科學(xué)家們證實(shí)其主要發(fā)生在mRNA的3'端非翻譯區(qū)（3'untranslated regions,3'UTR）和終止密碼子的特定 RRACH（R：G，A，U；H：U，A，C）序列上。近年來，大量文獻(xiàn)報(bào)道m(xù)6A具有調(diào)節(jié)mRNA的功能，包括影響轉(zhuǎn)錄、調(diào)控剪切、調(diào)節(jié)出核、控制翻譯。此外，m6A在非編碼RNA，包括長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA,lncRNA）、微小 RNA（microRNA,miRNA）、轉(zhuǎn)運(yùn) RNA（transfer RNA,tRNA）、環(huán)狀RNA（circular RNA,circRNA）、細(xì)胞內(nèi)小核 RNA（small nuclear RNA，snRNA）等的剪切、加工、成熟過程中也具有重要調(diào)節(jié)作用。m6A修飾介導(dǎo)超過80% RNA的甲基化[1]，在各種生理或病理過程中發(fā)揮重要的作用。

正常生理狀態(tài)下，m6A修飾通過甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物和去甲基化酶在人體中保持著一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，而當(dāng)平衡被打破時(shí)就可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。到目前為止，科學(xué)家們認(rèn)為m6A的甲基化是由甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物協(xié)同完成，而其組成成員包括甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白3（methyltransferase like-3,METTL3）、甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白 14（methyltransferase like-14,METTL14）、甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白 16（methyltransferase like-16,METTL16）、腎母細(xì)胞瘤1-結(jié)合蛋白（Wilms'tumor 1 associating protein,WTAP）、病毒樣m6A甲基轉(zhuǎn)移酶相關(guān)蛋白（virlike m6A methyltransferase associated protein,VIRMA）、RNA結(jié)合基序蛋白15/15B（RNA binding motif protein 15/15B,RBM15/15B）和鋅指CCCH域蛋白13（zinc finger CCCH domain-containing protein 13,ZC3H13）。近年來，越來越多的研究對這類成員的功能進(jìn)行了探索，本文對m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物不同成員在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 METTL3在腫瘤中的作用

METTL3是第一個(gè)被識(shí)別的m6A甲基轉(zhuǎn)移酶[1]，早在1997年就被發(fā)現(xiàn)，隨后在不同物種中也相繼鑒定出同源基因，具有多個(gè)別稱，如IME4、Spo8或MT-A70，其結(jié)構(gòu)非常保守，提示具有重要功能。人類METTL3基因位于14q11.2，共有10個(gè)外顯子?，F(xiàn)有的研究表明METTL3是m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物中重要成員，具有RNA甲基化酶活性，在正常生理活動(dòng)中具有重要調(diào)節(jié)作用，而近些年的研究證實(shí)在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中，METTL3也具有重要調(diào)控功能。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioblastoma,GBM）中敲低METTL3可降低去整合素和金屬蛋白酶結(jié)構(gòu)域的跨膜蛋白19（a disintegrin and metalloprotease domain 19,ADAM19）的m6A水平，增強(qiáng)其在膠質(zhì)瘤干細(xì)胞（glioma stem-like cells,GSCs）中的表達(dá)，促進(jìn)GSCs的增殖和自我更新，導(dǎo)致腫瘤的進(jìn)展[2]，另一研究發(fā)現(xiàn)METTL3通過招募人類抗原R與m6A修飾的SOX2、POU3F2等癌基因的mRNA結(jié)合，增強(qiáng)其穩(wěn)定性，促進(jìn)GBM的進(jìn)展[3]。在急性髓系白血病（acute myeloid leukemia,AML）中，METTL3可被轉(zhuǎn)錄因子 CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白 ζ（CCAAT/enhancer binding protein zeta,CEBPZ）招募至m6A修飾的SP1的啟動(dòng)子區(qū)，促進(jìn)SP1的翻譯，激活原癌基因c-Myc，導(dǎo)致AML的發(fā)生、發(fā)展[4]?；诎┌Y基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas,TCGA）數(shù)據(jù)庫資料，研究者發(fā)現(xiàn)高表達(dá)METTL3是肝癌患者預(yù)后不佳的危險(xiǎn)因素，而后續(xù)研究證明過表達(dá)METTL3可使抑癌基因SOCS2 mRNA的m6A水平升高，被YTH結(jié)構(gòu)域家族蛋白2（YTH domain-containing family protein 2,YTHDF2）識(shí)別，誘導(dǎo)降解，引起肝癌的發(fā)生、發(fā)展[5]。在乳腺癌（breast cancer,BC）中，癌基因HBXIP可通過抑制let-7g上調(diào)METTL3，而METTL3可反向促進(jìn)HBXIP表達(dá)，從而形成一個(gè)正反饋環(huán)路，促進(jìn)疾病進(jìn)展[6]。肺癌中有研究發(fā)現(xiàn)β-欖香烯可靶向METTL3的S-腺苷甲硫氨酸結(jié)合域，抑制其RNA甲基化酶活性，降低m6A的水平，抑制自噬相關(guān)蛋白，如微管相關(guān)蛋白1輕鏈3 beta（microtubule associated protein 1 light chain 3 beta,LC3β）、自噬相關(guān)蛋白 5（autophagy-related protein 5,ATG5）和自噬相關(guān)蛋白7（ATG7），從而發(fā)揮抑癌功能[7]。Li等[8]發(fā)現(xiàn)前列腺癌（prostate cancer，PCa）患者中METTL3往往高表達(dá)，RNA甲基化免疫共沉淀測序（methylated RNA immunoprecipitation followed by highthroughput sequencing,MeRIP-seq）和轉(zhuǎn)錄組測序（RNA sequencing,RNA-seq）明確LHPP與NKX3-1是METTL3的靶基因，敲低METTL3可激活靶基因，抑制蛋白激酶B（protein kinase B,Akt）通路活性，阻礙腫瘤進(jìn)展。在口腔鱗癌中，Liu等[9]利用體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)METTL3可增強(qiáng)多梳家族環(huán)指蛋白4（polycomb group ring finger protein 4,PCGF 4）mRNA的m6A水平，招募胰島素樣生長因子2 mRNA結(jié)合蛋白1（insulin-like growth factor 2 mrna-binding protein 1,IGF2BP1）穩(wěn)定其 mRNA，促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。而在胃癌中過表達(dá)METTL3可增加pri-miR-17～92的m6A水平，促進(jìn)DiGeorge綜合征危象區(qū)基因8（DiGeorge syndrome critical region 8,DGCR8）與其結(jié)合，誘導(dǎo)剪切成熟，最終激活A(yù)KT/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路，導(dǎo)致胃癌發(fā)生。定點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)表明pri-miR-17～92的m6A結(jié)合位點(diǎn)中A879最重要[10]。以上研究表明METTL3在腫瘤中具有重要的調(diào)控作用，是腫瘤精準(zhǔn)治療的潛在靶點(diǎn)。

2 METTL14在腫瘤中的作用

人類METTL14基因位于染色體4q26，共有12個(gè)外顯子，與METTL3有43%相似的序列，是m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物重要的組件，兩者在核斑上以1∶1的比例形成穩(wěn)定的異二聚體，其中METTL14是RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。在肝癌中高表達(dá)METTL14是患者預(yù)后良好的因素，機(jī)制研究證實(shí)過表達(dá)METTL14后可促進(jìn)m6A修飾的pri-miR-126與DGCR8的結(jié)合，導(dǎo)致其剪切成熟，繼而抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力[11]。在GBM中，METTL14可增強(qiáng)ADAM19 m6A的水平，從而抑制GSCs的增殖和自我更新能力[2]。在BC中過表達(dá)METTL14可以抑制癌細(xì)胞的活性，而利用免疫熒光雜交和RNA pull-down實(shí)驗(yàn)證實(shí)lncRNA LNC942的+176～+265序列可與METTL14結(jié)合，增加下游靶基因CXCR4和CYP1B1的m6A水平并促進(jìn)蛋白表達(dá)，導(dǎo)致BC進(jìn)展，反向證明 METTL14的抑癌功能[12]。Ban等[13]發(fā)現(xiàn)METTL14可通過增加頭頸鱗癌患者LNCAROD的m6A水平加強(qiáng)其穩(wěn)定性，促進(jìn)YBX1和HSPA1A的結(jié)合，避免YBX1蛋白被蛋白酶體降解，提高腫瘤細(xì)胞的增殖能力。在結(jié)腸癌中，Yang等[14]發(fā)現(xiàn)METTL14是低表達(dá)的，且與不良預(yù)后相關(guān)，通過RNA-seq和RNA免疫共沉淀發(fā)現(xiàn)METTL14可調(diào)控lncRNA XIST的m6A水平，促進(jìn)YTHDF2與其結(jié)合并誘導(dǎo)降解，從而發(fā)揮抑癌作用。Gu等[15]在膀胱癌中發(fā)現(xiàn)METTL14可增加Notch1的m6A水平，降低其穩(wěn)定性從而增強(qiáng)癌細(xì)胞的增殖和遷移能力。Weng等[16]研究發(fā)現(xiàn)METTL14在造血干細(xì)胞（hematopoietic stem cell,HSC）中高表達(dá)，而在其向髓系分化過程中逐漸降低，沉默METTL14可通過抑制下游MYB和MYC兩個(gè)靶基因的m6A修飾水平，促進(jìn)HSC及白血病干細(xì)胞向髓系分化，從而抑制AML細(xì)胞的增殖。這些結(jié)果提示靶向METTL14可能是惡性腫瘤治療的一個(gè)新方向。

3 METTL16在腫瘤中的作用

METTL16又稱為METT10D，是一種新識(shí)別的m6A甲基轉(zhuǎn)移酶，主要的作用包括調(diào)控腺苷蛋氨酸的水平和對snRNA進(jìn)行甲基化[17]。Liu等[18]發(fā)現(xiàn)METTL16在結(jié)腸腺癌中高表達(dá)，而在直腸腺癌中無表達(dá)差異。然而，單因素分析發(fā)現(xiàn)高表達(dá)METTL16的直腸腺癌患者總體生存時(shí)間（overall survival,OS）顯著延長。Yeon等[19]發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸癌中METTL16存在移碼突變，但對腫瘤的意義不明。目前有關(guān)METTL16的研究有限，需進(jìn)行更多的探索明確其功能。

4 WTAP在腫瘤中的作用

WTAP又稱為Mum2，其本身沒RNA甲基化的功能，但可起協(xié)調(diào)作用，輔助METTL3和METTL14進(jìn)行m6A修飾。早在2000年，WTAP作為腎母細(xì)胞瘤1基因（Wilms'tumor-1,WT1）的協(xié)作因子已被識(shí)別，隨后WTAP被發(fā)現(xiàn)在AML中高表達(dá)，敲低WTAP后可顯著抑制K562及HL60細(xì)胞株增殖，增強(qiáng)依托泊苷的細(xì)胞毒反應(yīng)[20]。而Naren等[21]發(fā)現(xiàn)WTAP蛋白高表達(dá)，且與AML更短的OS相關(guān)。敲低WTAP可降低c-Myc的m6A水平，促進(jìn)表達(dá)，但c-Myc是原癌基因，與結(jié)果矛盾，值得深入分析。Hu等[22]發(fā)現(xiàn)miR-550-1可抑制WTAP表達(dá)，降低WWTR1 m6A的水平，抑制Hippo通路，阻礙AML的進(jìn)展。胰腺癌中，研究表明WTAP可穩(wěn)定粘著斑激酶（focal adhesion kinase,Fak）mRNA，激活Fak/磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase,PI3K）/Akt和 Fak/類固醇受體共激活劑 1（steroid receptor coactivator 1,Src1）/生長因子受體結(jié)合蛋白 2（growth factor receptor bound protein 2,GRB2）通路，增強(qiáng)癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力。而Fak抑制劑GSK2256098可逆轉(zhuǎn)WTAP誘導(dǎo)的促癌作用[23]。Han等[24]發(fā)現(xiàn)piRNA-30473是彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤的癌性因子，其高表達(dá)預(yù)示不良OS，通過上調(diào)WTAP，增加m6A水平，piRNA-30473可促進(jìn)HK2的表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生、發(fā)展。lncRNA PCGEM1在肺癌中過表達(dá)，通過靶向miR-433-3p/WTAP可促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和遷移，過表達(dá)WTAP可部分逆轉(zhuǎn)敲低PCGEM1的抑癌作用[25]。WTAP高表達(dá)是肝癌患者預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。通過升高m6A，WTAP可抑制ETS1的表達(dá)，影響p21/p27的功能，發(fā)揮促癌作用[26]。Li等[27]發(fā)現(xiàn)高表達(dá)WTAP是胃癌患者預(yù)后不佳因素，其致癌作用和T細(xì)胞免疫反應(yīng)相關(guān)基因的RNA高度甲基化相關(guān)。Tang等[28]發(fā)現(xiàn)在腎癌中WTAP高表達(dá)，且與更短的OS相關(guān)。體外敲低WTAP可促進(jìn)ACHN和Caki-1細(xì)胞株的凋亡。機(jī)制研究表明WTAP可與CDK2的3'UTR結(jié)合，增強(qiáng)mRNA穩(wěn)定性，而CDK2抑制劑（SU9516和K03861）可逆轉(zhuǎn)WTAP的癌性功能。碳酸酐酶Ⅳ被認(rèn)為是結(jié)腸癌中的抑癌因子，通過與WTAP結(jié)合可促進(jìn)其泛素化降解，抑制Wnt通路的活性，阻礙腫瘤的進(jìn)展[29]。因此，以上研究表明WTAP表達(dá)失調(diào)對于腫瘤的發(fā)生、發(fā)展具有重要意義。

5 VIRMA在腫瘤中的作用

VIRMA又被稱為KIAA1429，在骨肉瘤中，研究發(fā)現(xiàn)其高表達(dá)，且與更短的OS相關(guān)[30]，而體外敲低KIAA1429后可抑制癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲能力。Lan等[31]在肝癌中發(fā)現(xiàn)KIAA1429高表達(dá)，且預(yù)示不良預(yù)后。沉默KIAA1429后可抑制癌細(xì)胞增殖和遷移能力，利用MeRIP-seq、RNA免疫共沉淀測序（RNA immunoprecipitation sequencing,RIP-seq）和 RNA-seq等方法，GATA3被證實(shí)為KIAA1429下游靶基因，通過增加m6A水平，引起RNA結(jié)合蛋白HuR分離，促進(jìn)GATA3前體mRNA的降解。Qian等[32]發(fā)現(xiàn)BC中KIAA1429高表達(dá)，且與更短的OS相關(guān)。過表達(dá)KIAA1429可促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖和遷移。而RIP-seq方法確定其下游靶基因CDK1，KIAA1429通過非m6A修飾方法促進(jìn)CDK1的表達(dá)，從而發(fā)揮促癌功能。在去勢抵抗的PCa中，Barros-Silva等[33]發(fā)現(xiàn)VIRMA是高表達(dá)的。敲除VIRMA后可降低m6A修飾的水平，繼而降低CCAT1和CCAT2的穩(wěn)定性，發(fā)揮抑癌功能?，F(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)VIRMA在腫瘤中均起到致癌作用，但更多的研究需要被執(zhí)行，進(jìn)一步明確其功能。

6 RBM15/15B在腫瘤中的作用

RBM15又稱為OTT或SPEN，而HUMAGCGB或OTT3是RBM15B的別稱。Patil等[34]報(bào)道RBM15/15B在lncRNA XIST介導(dǎo)X染色體上基因的轉(zhuǎn)錄沉默過程中具有重要作用。通常XIST至少有78個(gè)N-甲基腺苷殘基是呈高度甲基化狀態(tài)，由RBM15/15B介導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)敲低RBM15/15B，可逆轉(zhuǎn)XIST的甲基化狀態(tài)，影響其基因沉默功能。后續(xù)的研究表明RBM15/15B在實(shí)體瘤中表達(dá)異常，可參與疾病預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)模型的構(gòu)建，然而，分子機(jī)制還未闡明，有待進(jìn)一步研究明確其功能。

7 ZC3H13在腫瘤中的作用

ZC3H13又被稱為KIAA0853或Xio。2018年Wen等[35]發(fā)現(xiàn)ZC3H13在細(xì)胞核內(nèi)可調(diào)控m6A修飾，在小鼠胚胎干細(xì)胞中，當(dāng)敲低ZC3H13后，WTAP/Virilizer/Hakai所形成的RNA甲基化催化復(fù)合物失去了核內(nèi)定位功能，導(dǎo)致RNA甲基化失調(diào)，抑制干細(xì)胞自我更新，促進(jìn)分化。而在果蠅體內(nèi)，Knuckles等[36]研究發(fā)現(xiàn)ZC3H13與WTAP相互作用對m6A甲基化調(diào)控具有關(guān)鍵作用，并對果蠅的性別決定具有重要意義。而在腸癌中，Zhu等[37]發(fā)現(xiàn)ZC3H13是一個(gè)抑癌基因，通過抑制Snail、Cyclin D1和增加Occludin的表達(dá)，可激活Ras-ERK通路并抑制癌細(xì)胞的增殖和侵襲力。目前有關(guān)ZC3H13的研究還較少，其具體功能和作用機(jī)制未完全闡明，亟待將來的研究可以明確ZC3H13在腫瘤中的作用。

8 m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物調(diào)控腫瘤發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制

基于目前已發(fā)表的文獻(xiàn)，m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)制具體為：（1）增加pri-miRNAs的m6A水平，招募DGCR8，促進(jìn)其剪切成熟，抑制靶基因的表達(dá)；（2）增加靶基因m6A水平，與YTHDF2結(jié)合，促進(jìn)靶基因的降解；（3）增加靶基因 m6A水平，與YTHDF1結(jié)合，促進(jìn)靶基因的翻譯；（4）增加靶基因m6A水平，與IGF2BPs結(jié)合，增加靶基因的穩(wěn)定性；（5）招募或誘導(dǎo)分離mRNA結(jié)合蛋白，影響mRNA的穩(wěn)定性；（6）非依賴m6A方式結(jié)合靶基因的3'UTR，增強(qiáng)其穩(wěn)定性；（7）干擾m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的核內(nèi)定位信號(hào)，影響其甲基化功能。m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物不同成員可通過上述機(jī)制調(diào)控下游癌性或抑癌性基因的表達(dá)，繼而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

9 小結(jié)與展望

近年來，隨著氣相-液相質(zhì)譜、m6A測序、m6A單個(gè)核苷酸交聯(lián)免疫沉淀等技術(shù)的出現(xiàn)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)m6A修飾廣泛存在于真核生物的RNA中并具有重要生物學(xué)功能，成為近十年來的研究熱點(diǎn)。盡管已發(fā)現(xiàn)了m6A修飾過程中“讀碼器”“消碼器”和“閱讀器”相關(guān)基因，但仍有許多機(jī)制未被闡明，新的調(diào)控基因陸續(xù)被報(bào)道。所以，目前有關(guān)m6A相關(guān)蛋白及其功能的研究尚處于探索階段。m6A甲基轉(zhuǎn)移酶在腫瘤中表達(dá)紊亂，對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展具有重要意義，本綜述總結(jié)了已有研究中其對腫瘤的調(diào)控機(jī)制，但仍未完整。已有的研究發(fā)現(xiàn)部分m6A甲基轉(zhuǎn)移酶在不同腫瘤中與藥物治療及放射性治療敏感性、化學(xué)治療耐藥性密切相關(guān)，靶向m6A甲基轉(zhuǎn)移酶相應(yīng)基因可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的放、化療敏感性。雖然，目前只成功研發(fā)出了m6A去甲基化酶FTO的特異性小分子抑制劑，但m6A甲基轉(zhuǎn)移酶的靶向治療仍具有重大潛力。因此，在將來的研究中，進(jìn)一步挖掘其作用機(jī)制對深入認(rèn)識(shí)表觀遺傳學(xué)在惡性腫瘤中的功能、探索新的治療靶點(diǎn)具有重要意義，將為臨床精準(zhǔn)治療提供重要指導(dǎo)作用。