RNA修飾及其在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用和作用機(jī)制研究進(jìn)展

朱成杰，袁佳瑩，朱怡卿，商艷

·綜述·

RNA修飾及其在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用和作用機(jī)制研究進(jìn)展

朱成杰1，2，袁佳瑩1，朱怡卿3，商艷1，4

1 海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，上海 200433；2 中國(guó)人民解放軍94804部隊(duì)衛(wèi)生隊(duì)；3 海軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)遺傳教研室；4 海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院全科醫(yī)學(xué)科

RNA修飾是表觀遺傳修飾的一種，可通過降低mRNA的穩(wěn)定性或表達(dá)，編碼抑癌基因以降低其抑癌作用，并增強(qiáng)促癌轉(zhuǎn)錄體的穩(wěn)定性和表達(dá)，在調(diào)節(jié)生物過程和腫瘤病理方面發(fā)揮重要作用。目前研究較多的RNA修飾包括N6-甲基腺苷（m6A）修飾、N1-甲基腺苷（m1A）修飾、5-甲基胞嘧啶（m5C）修飾、7-甲基鳥苷（m7G）修飾、假尿苷（psi）修飾、腺苷-肌苷轉(zhuǎn)換（A-I）修飾和2′-O-甲基化（2′-O-Me）修飾等。RNA修飾可以通過METTL3、METTL14、METTL16等甲基轉(zhuǎn)移酶，F(xiàn)TO、ALKBH5等去甲基化酶，YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3等甲基結(jié)合蛋白，分別進(jìn)行催化、擦除和識(shí)別，精確調(diào)控甲基化過程，在腫瘤細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲、凋亡、自噬以及腫瘤耐藥中發(fā)揮重要作用，參與肺癌的發(fā)生發(fā)展。

表觀遺傳學(xué)；RNA修飾；N6-甲基腺苷；N1-甲基腺苷；5-甲基胞嘧啶；肺癌

肺癌占所有新確診癌癥病例的14%，是第二大常見惡性腫瘤，也是男性癌癥死亡的主要原因，肺癌患者的5年生存率很低，為4%～17%，是世界上最重要的醫(yī)療負(fù)擔(dān)之一［1］。按組織學(xué)分類，肺癌被分為小細(xì)胞肺癌（small-cell lung carcinoma，SCLC）和非小細(xì)胞肺癌（non-small-cell lung carcinoma，NSCLC）。NSCLC占所有肺癌病例的85%，進(jìn)一步可細(xì)分為腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）、鱗癌（squamous-cell carcinoma，LUSC）和大細(xì)胞癌（large-cell carcinoma，LCC）等［2］。近年來，肺癌的診斷方法和靶向藥物治療方面有了快速發(fā)展，但并非所有的肺癌患者都能獲得有效的靶向治療，肺癌早期診斷的失敗和腫瘤耐藥問題常常阻礙治療效果，導(dǎo)致預(yù)后較差。表觀遺傳修飾，包括DNA甲基化、RNA修飾和組蛋白修飾，其中DNA甲基化的功能已被廣泛揭示。隨著對(duì)表觀遺傳學(xué)的深入研究，RNA修飾也被證明在調(diào)節(jié)生物過程和腫瘤病理方面發(fā)揮著重要作用，其通過降低mRNA的穩(wěn)定性或表達(dá)，編碼抑癌基因以降低其抑癌作用，并增強(qiáng)促癌轉(zhuǎn)錄體的穩(wěn)定性和表達(dá)，參與肺癌的發(fā)生和發(fā)展。我們分析了RNA修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制，提出一些潛在的診斷生物標(biāo)志物和治療靶標(biāo)，為肺癌的早期診斷和預(yù)后改善提供新的思路。

1 RNA修飾

與DNA和組蛋白的表觀遺傳修飾類似，RNA修飾可以通過特定的蛋白質(zhì)機(jī)制，如甲基轉(zhuǎn)移酶（即書寫蛋白）、去甲基化酶（即擦除蛋白）和甲基結(jié)合蛋白（即閱讀蛋白），分別進(jìn)行催化、擦除和識(shí)別。書寫蛋白是將化學(xué)修飾添加到RNA分子特定位點(diǎn)的蛋白質(zhì)，擦除蛋白可以移除書寫蛋白添加的化學(xué)修飾，而閱讀蛋白可以識(shí)別并結(jié)合RNA修飾位點(diǎn)，這些蛋白質(zhì)作為一個(gè)復(fù)雜的整體控制網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)地調(diào)控RNA修飾［3］。迄今為止，已經(jīng)報(bào)道了170多種不同類型的RNA修飾［4］。這種外顯基因組修飾在RNA轉(zhuǎn)錄、翻譯、剪接和穩(wěn)定的調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮著重要作用，被證明與不受控制的細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、浸潤(rùn)和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）等腫瘤病理過程有關(guān)［2］。其中在mRNA和非編碼RNA（ncRNA）中發(fā)現(xiàn)許多重要修飾，如N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）修飾、N1-甲基腺苷（N1-methyladenosine，m1A）修飾、5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，m5C）修飾、7-甲基鳥苷（7-methylguanosine，m7G）修飾、假尿苷（pseudouridine，psi）修飾、腺苷-肌苷轉(zhuǎn)換（adenosine-to-inosine，A-I）修飾和2′-O-甲基化（2′-O-Methylation，2′-O-Me）修飾等［2，4］。

1.1m6A修飾m6A修飾是真核細(xì)胞mRNA中最普遍和最豐富的內(nèi)部修飾，影響各種RNA生物功能，包括調(diào)節(jié)RNA剪接、穩(wěn)定性、易位和翻譯來改變基因表達(dá)。研究［5］表明，m6A修飾對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展起著重要作用，包括腫瘤細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲和凋亡、自噬以及腫瘤耐藥。m6A甲基化過程可逆，可精確調(diào)控，受到各種相關(guān)蛋白的調(diào)節(jié)，m6A修飾的調(diào)節(jié)蛋白同樣分為三種類型：書寫蛋白、閱讀蛋白和擦除蛋白。

m6A書寫蛋白由多組分m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物共同轉(zhuǎn)錄，該復(fù)合物以甲基轉(zhuǎn)移酶樣（methyltransferase like，METTL）家族蛋白3/14異構(gòu)體為核心，其它包括METTL16、WTAP、KIAA1429、RBM15和ZC3H13，它們能夠識(shí)別RNA并催化m6A修飾［6］。METTL3是S-腺苷蛋氨酸（S-adenosyl methionine，SAM）依賴性甲基轉(zhuǎn)移酶家族的成員，具有甲基轉(zhuǎn)移酶活性，可以從SAM轉(zhuǎn)移甲基，參與了胚胎發(fā)育、細(xì)胞重編程和精子生成等生物過程。METTL14是m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的主要輔助亞單位，它加強(qiáng)了m6A RNA甲基化的催化作用，但它的SAM結(jié)合域沒有功能，因此缺乏甲基轉(zhuǎn)移酶活性。METTL16是一個(gè)最近被證實(shí)的m6A RNA反式甲基轉(zhuǎn)移酶，但只對(duì)有限的具有特定結(jié)構(gòu)的RNA進(jìn)行甲基化（如U6 snRNA），它可與LUAD中MALAT1的3′-末端RNA三螺旋相互作用，與轉(zhuǎn)移相關(guān)的轉(zhuǎn)錄物結(jié)合，可促進(jìn)肺癌的增殖活性［7］。mRNA m6A修飾的結(jié)果取決于m6A閱讀蛋白的直接招募。m6A閱讀蛋白最初是在蛋白質(zhì)體外結(jié)合試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的，屬于YT521-B同源（YT521-B homology，YTH）家族蛋白，包括YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3、YTHDC1、YTHDC2、HNRNPC和HNRNPA2B1。不同m6A閱讀蛋白的結(jié)合將mRNA引導(dǎo)到RNA代謝的特殊過程，如剪接、衰變、翻譯和定位。與m6A甲基轉(zhuǎn)移酶需要一個(gè)由各種亞基組成的調(diào)節(jié)蛋白復(fù)合物來實(shí)現(xiàn)其催化能力不同，m6A去甲基化酶則作為單一蛋白發(fā)揮作用。已知的哺乳動(dòng)物m6A去甲基化酶有兩種，即脂肪量和肥胖相關(guān)蛋白（Fat mass and obesity-associated protein，F(xiàn)TO）和α-酮戊二酸依賴性二氧酶alkB同系物5（alpha-ketoglutarate-dependent dioxygenase alkB homolog 5，ALKBH5）［8］。已有研究［9］證明了FTO在腫瘤進(jìn)展中的重要功能，其可促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的生長(zhǎng)，而ALKBH5在小鼠睪丸中的高表達(dá)是精子發(fā)生的必要條件，因此也是小鼠繁殖的必要條件，在ALKBH5缺乏的雄性小鼠中，由于mRNA 的m6A修飾水平升高，精子細(xì)胞在減數(shù)分裂期的凋亡，導(dǎo)致生育能力受損。

1.2m1A修飾在腺苷的N1位上添加一個(gè)甲基將形成m1A，它主要出現(xiàn)在第一個(gè)剪接位點(diǎn)的起始密碼子的上游，對(duì)5′UTR的翻譯有強(qiáng)烈的富集作用。m1A修飾在tRNAs、rRNAs和mRNAs中被廣泛發(fā)現(xiàn)，已知人類線粒體tRNAs在第9位（m1A9）和第58位（m1A58）含有m1A修飾標(biāo)記，分別由TRMT10C和TRMT61B甲基轉(zhuǎn)移酶催化，而m1A58通常被ALKBH1擦除，mRNA中的m1A修飾標(biāo)記通常被ALKBH3去甲基酶擦除［10］。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TO可以通過催化tRNA m1A去甲基化直接抑制RNA的翻譯，YTH家族蛋白，如YTHDF1-3和YTHDC1，但不包括YTHDC2，被證明可以與m1A修飾的標(biāo)志物結(jié)合，從而作為潛在的m1A閱讀蛋白［11］。

1.3m5C修飾m5C修飾是1925年發(fā)現(xiàn)的一種mRNA修飾，位于mRNA轉(zhuǎn)錄體的非翻譯區(qū)（UTRs），由在胞嘧啶環(huán)的第五位連接一個(gè)甲基形成，存在于rRNA、tRNA、mRNA、ncRNA和增強(qiáng)子RNA（enhancer RNAs，eRNA）中。m5C修飾與tRNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有關(guān)，也是翻譯準(zhǔn)確性的保證，m5C修飾位點(diǎn)也廣泛分布在ncRNA中。m5C修飾參與了多種生物學(xué)過程，包括RNA的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和代謝、tRNA識(shí)別和應(yīng)激反應(yīng)以及核糖體組裝和翻譯。NOL1/NOP2/SUN結(jié)構(gòu)域（NOL1/NOP2/sun domain，NSUN）家族蛋白1-7和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶同源物2（DNA methyltransferase-like 2，DNMT2）被證明是m5C書寫蛋白，NSUN1和NSUN5修飾28S rRNA，而NSUN3修飾線粒體tRNA，NSUN4修飾線粒體rRNA，NSUN2和DNMT2修飾細(xì)胞質(zhì)tRNA，NSUN7則以eRNA為底物，此外，NSUN2還可以修飾非編碼的mRNA和Vault RNA［12］。

1.4m7G修飾m7G修飾首先在mRNA的初始位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)，后來在rRNA和tRNA也被發(fā)現(xiàn)，最近，它在人類miRNA前體和成熟體中被檢測(cè)到。m7G修飾是mRNA常見的5′-修飾，也是各種非編碼RNA的內(nèi)部修飾。m7G修飾在tRNA由METTL1和WD重復(fù)域4（WD repeat domain 4，WDR4）復(fù)合物介導(dǎo)，而在rRNA由WBSCR22介導(dǎo)［2］。另外，tRNA m7G甲基轉(zhuǎn)移酶METTL1在腫瘤中過量表達(dá)，并與患者預(yù)后不良和化療耐藥性相關(guān)，表明METTL1具有潛在的腫瘤生物學(xué)功能。

1.5psi修飾psi修飾在rRNA中特別豐富，對(duì)核糖體合成十分重要。psi修飾在mRNA的編碼區(qū)和3′-UTR內(nèi)高表達(dá)，但它與這些區(qū)域的任何特征無關(guān)。U RNA psi修飾是snRNA的一個(gè)特定亞型，在剪接中起著重要作用，對(duì)于高效的mRNA剪接很必要［13］。

1.6A-I轉(zhuǎn)換修飾A-I轉(zhuǎn)換修飾主要存在于mRNA初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物、tRNA和miRNA上，由dsRNA腺苷脫氨酶1和2（Adenosine deaminase acting on dsRNA1 and 2，ADAR1和ADAR2）所介導(dǎo)。tRNA腺苷脫氨酶2和3（Adenosine deaminase acting on tRNA 2 and 3，ADAT2和ADAT3）編輯tRNA中特定的A34位點(diǎn)，由于肌苷優(yōu)先與胞嘧啶配對(duì)，而不是與尿苷配對(duì)，因此它們被核糖體讀作鳥苷，A-I轉(zhuǎn)換修飾可以修改蛋白質(zhì)的氨基酸序列和RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)剪接和改變miRNA的目標(biāo)特異性［14］。

1.72′-O-Me修飾2′-O-Me修飾是RNA在甲基化酶，如HEN甲基轉(zhuǎn)移酶1（HEN Methyltransferase 1，HENMT1）或纖維蛋白酶作用下，在2′位置上發(fā)生甲基化的化學(xué)修飾，在mRNA、tRNA、rRNA、miRNA等分子上分布［15］。2′-O-Me修飾是由含有C/D盒核仁小RNA（snoRNA）的核糖核蛋白（snoRNP）復(fù)合物在轉(zhuǎn)錄后加入rRNA的，因此稱為C/D snoRNP復(fù)合物。它不直接改變控制堿基配對(duì)的Watson-Crick定律，使其對(duì)RNA結(jié)構(gòu)和功能的作用更加復(fù)雜。除了保護(hù)RNA免受水解裂解外，2′-O-Me修飾的另一個(gè)作用是限制了3′-磷酸鹽的旋轉(zhuǎn)自由度，因此限制了RNA鏈的靈活性，從而穩(wěn)定核苷酸構(gòu)象。另有研究［16］表明，2′-O-Me修飾還影響mRNA與蛋白的結(jié)合、調(diào)控rRNA翻譯效率、參與tRNA識(shí)別等生物過程。

2 RNA修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制

2.1m6A修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制針對(duì)m6A修飾與肺癌的研究頗多，為研究m6A修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制提供了新的見解。m6A修飾調(diào)節(jié)著肺癌細(xì)胞的自我更新和細(xì)胞凋亡，在肺癌中發(fā)揮著關(guān)鍵表征作用［8］。不同的m6A調(diào)節(jié)蛋白對(duì)同一種腫瘤有不同的影響，它們可以在促進(jìn)和抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。一方面，m6A修飾的靶基因可以是致癌基因，也可以是抑癌基因；另一方面，m6A修飾可以通過招募不同的閱讀蛋白來影響其靶mRNA，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮不同的作用［17］。m6A調(diào)節(jié)蛋白作為新的生物標(biāo)志物，為肺癌的早期診斷和治療提供了潛在的前景。

癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)研究揭示了m6A調(diào)節(jié)蛋白在肺癌中的表達(dá)情況和預(yù)后價(jià)值。研究發(fā)現(xiàn)，m6A修飾相關(guān)調(diào)控基因的改變與NSCLC相關(guān)，并與腫瘤進(jìn)展至晚期有顯著關(guān)系，F(xiàn)TO拷貝數(shù)缺失的NSCLC患者總生存期（overall survival，OS）或無病生存期（disease-free survival，DFS）更差，YTHDC2拷貝數(shù)缺失也與NSCLC患者的OS相關(guān)［18］。METTL3、KIAA1429和IGF2BP1可作為預(yù)后模型，有助于區(qū)分NSCLC患者的風(fēng)險(xiǎn)高低。LUSC和LUAD的m6A修飾相關(guān)基因特征有所不同，WTAP、YTHDC1和YTHDF1是LUSC潛在的預(yù)后因素和生物標(biāo)志物，METTL3、RBM15和KIAA1429也與LUAD的高風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，其異常表達(dá)可能影響預(yù)后，而FTO在LUAD組織中的表達(dá)明顯低于正常組織［17］。另有研究顯示，m6A調(diào)節(jié)蛋白HNRNPC和METTL3的表達(dá)與LUSC患者的OS有關(guān)，HNRNPC和RBM15的差異性表達(dá)與LUAD的OS有關(guān)，其可能通過相關(guān)基因的替代剪接（Alternative Splicing，AS）事件的調(diào)節(jié)對(duì)NSCLC的腫瘤進(jìn)展發(fā)揮重要作用，具有評(píng)估腫瘤預(yù)后的臨床價(jià)值［19］。

研究表明，METTL3可以促進(jìn)miR-143-3p前體的剪接，進(jìn)而激活miR-143-3p/VASH1軸，最終導(dǎo)致肺癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，而METTL3介導(dǎo)的m6A mRNA甲基化直接促進(jìn)Hippo-Yes相關(guān)蛋白（Hippo-Yes associated protein，YAP）翻譯，并通過調(diào)節(jié)MALAT1-miR-1914-3p-YAP軸改善了YAP mRNA的穩(wěn)定性，誘發(fā)NSCLC的腫瘤轉(zhuǎn)移和耐藥［20］。另外，METTL3通過增強(qiáng)m6A修飾和YAP1 mRNA的表達(dá)來激活YAP1/TEAD信號(hào)通路，提高了LUAD細(xì)胞A549和H1975中YAP1的表達(dá)，促進(jìn)LUAD細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和EMT［21］。METTL3可以增加JUNB原癌基因的表達(dá)水平，促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（Transforming Growth Factor-beta，TGF-β）誘導(dǎo)的肺癌細(xì)胞EMT過程。m6A修飾水平和METTL3的表達(dá)水平在TGF-β誘導(dǎo)的LC2/ad和A549肺癌細(xì)胞EMT過程中均明顯上調(diào)［22］。有研究顯示，METTL3在LUAD組織中的表達(dá)高于正常組織，其正向調(diào)控含F(xiàn)-框WD重復(fù)域蛋白7（F-box and WD repeat domain-containing 7，F(xiàn)BXW7）的表達(dá)，并增強(qiáng)了FBXW7在LUAD中的翻譯，METTL3可能通過mRNA m6A甲基化增強(qiáng)FBXW7的翻譯效率和腫瘤抑制功能［5］。

眾多研究［5］顯示，METTL3還與肺癌耐藥相關(guān)，其介導(dǎo)的自噬在β-欖香烯逆轉(zhuǎn)NSCLC的吉非替尼耐藥性中發(fā)揮了重要作用。METTL3在耐吉非替尼的LUAD組織中呈上調(diào)趨勢(shì)，而敲除METTL3后，LUAD細(xì)胞系PC9細(xì)胞和H3255細(xì)胞中m6A甲基化水平明顯下降，對(duì)吉非替尼敏感性增加。此外，METTL3被確認(rèn)為microRNA-4443（miR-4443）的直接靶標(biāo)，miR-4443外泌體通過調(diào)節(jié)m6A修飾介導(dǎo)的鐵中毒促進(jìn)NSCLC的順鉑抗性，并增強(qiáng)了腫瘤在體內(nèi)的生長(zhǎng)，與順鉑敏感組織來源的外泌體相比，耐順鉑的NSCLC組織來源的外泌體中的miR-4443水平被上調(diào)［23］，這為腫瘤耐藥的NSCLC患者提供了潛在的分子治療靶標(biāo)和臨床治療策略。

另外，研究發(fā)現(xiàn)泛素特異性蛋白酶（ubiquitin-specific protease，USP7）mRNA水平以及FTO mRNA和蛋白水平在NSCLC組織和細(xì)胞系中過度表達(dá)，F(xiàn)TO可通過調(diào)節(jié)USP7 mRNA的m6A水平促進(jìn)肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)［24］。另外，F(xiàn)TO還通過降低髓系鋅指蛋白1（Myeloid Zinc Finger Protein 1，MZF1）mRNA轉(zhuǎn)錄體的m6A修飾水平和mRNA穩(wěn)定性來提高M(jìn)ZF1的表達(dá)，從而促進(jìn)LUSC的腫瘤進(jìn)展，敲除FTO能有效抑制LUSC細(xì)胞系NCI-H520和L78細(xì)胞的增殖和侵襲，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡［9］。另有研究發(fā)現(xiàn)ALKBH5及l(fā)ncRNA RMRP在LUAD組織中表達(dá)明顯增強(qiáng)，并與不良預(yù)后呈正相關(guān)，ALKBH5通過去甲基化上調(diào)lncRNA RMRP的表達(dá)，而敲除ALKBH5可抑制體外和體內(nèi)的LUAD腫瘤發(fā)生，敲除lncRNA RMRP抑制了LUAD細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，并促進(jìn)了細(xì)胞凋亡［25］。而G蛋白偶聯(lián)受體133（G protein-coupled receptor 133，GPR133）的表達(dá)在LUAD中通過m6A修飾被下調(diào)，其水平增加可以抑制LUAD細(xì)胞的增殖和腫瘤的生長(zhǎng)，與LUAD患者的預(yù)后呈正相關(guān)。

2.2m1A修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制ALKBH3是m1A修飾的特異性去甲基化酶，在LUSC和LUAD中過度表達(dá)，特別是LUAD中表達(dá)ALKBH3的細(xì)胞比例也與無復(fù)發(fā)生存率有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的關(guān)聯(lián)，敲除ALKBH3導(dǎo)致LUAD細(xì)胞周期停滯、衰老，體外細(xì)胞生長(zhǎng)受到強(qiáng)烈抑制，體內(nèi)異種移植腫瘤生長(zhǎng)減少，ALKBH3介導(dǎo)的tRNA去甲基化導(dǎo)致肺癌細(xì)胞中tRNA衍生的小RNA（tDRs）和片段（tRFs）的數(shù)量增加，可以加強(qiáng)核糖體的合成，提高翻譯效率，防止細(xì)胞凋亡［26］，從而促進(jìn)NSCLC的發(fā)生與進(jìn)展。

2.3m5C修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制與全血細(xì)胞相比，RNA的m5C修飾在肺癌細(xì)胞中很常見，其調(diào)節(jié)蛋白可作為L(zhǎng)UAD的預(yù)后因子。m5C相關(guān)的lncRNAs也與LUAD的預(yù)后相關(guān)，H19 lncRNA水平在肺癌的成人患者中上調(diào)，NSUN2介導(dǎo)的H19 lncRNA m5C修飾具有促癌作用。NSUN2在NSCLC中明顯過度表達(dá)，NSUN1的高表達(dá)也已被確定為NSCLC預(yù)后的生物標(biāo)志物，此外與其他腫瘤相比，DNMT2在SCLC中的激活率更高［27］。NSUN3突變已被證明可導(dǎo)致線粒體蛋白翻譯和呼吸的減少，在從未吸煙的LUAD患者中，含有NSUN3的基因區(qū)域丟失很常見，頻率為15%，而且這是該區(qū)域唯一丟失的編碼基因。一項(xiàng)TCGA研究［28］顯示，LUAD中的m5C調(diào)節(jié)蛋白之間存在著一定的相互作用，NSUN2、NSUN5、DNMT3B、DNMT3A、ALYREF、DNMT1、NSUN6、NSUN4和NSUN7的表達(dá)在LUAD中明顯高于鄰近的正常組織，TRDMT1在腫瘤組織中的表達(dá)明顯低于正常組織，而NSUN3、YBX1和TET2的表達(dá)在LUAD組織和正常組織之間沒有明顯差異。另一項(xiàng)TCGA研究［29］發(fā)現(xiàn)，NSUN3和NSUN4在LUSC中表達(dá)高于正常組織，并與預(yù)后明顯相關(guān)，NSUN4高表達(dá)的患者OS較短。

2.4m7G修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制METTL1是m7G書寫蛋白，通過調(diào)節(jié)tRNA m7G修飾促進(jìn)肺癌生長(zhǎng)和侵襲，METTL1被證明能通過m7G途徑調(diào)節(jié)let-7e miRNA家族的表達(dá)，從而控制腫瘤的發(fā)展［30］。METTL1可使肺癌細(xì)胞中的未成熟let-7e miRNA前體（pri-miRNA）甲基化，這種甲基化破壞了pri-miRNA轉(zhuǎn)錄體內(nèi)由G-四鏈體形成的抑制性二級(jí)結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)其從pri-miRNA向成熟pre-miRNA的轉(zhuǎn)變，而let-7e miRNA家族通過調(diào)節(jié)RAS、MYC和HMGA2等關(guān)鍵致癌基因的表達(dá)，抑制了包括肺癌在內(nèi)的眾多腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。研究［31］發(fā)現(xiàn)，METTL1介導(dǎo)的m7G tRNA修飾和m7G密碼子使用促進(jìn)了mRNA翻譯和肺癌進(jìn)展，高度翻譯的mRNA具有更高的tRNA m7G解碼密碼子的頻率，敲除METTL1導(dǎo)致m7G tRNA密碼子頻率較高的mRNA的翻譯減少。另有研究［30］顯示，在tRNA m7G修飾的作用下，METTL1/WDR4復(fù)合物兩個(gè)亞基在人類肺癌組織中的表達(dá)水平明顯升高，與患者的預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，敲除METTL1/WDR4后，tRNA m7G修飾受損，導(dǎo)致肺癌細(xì)胞在體外和體內(nèi)的增殖、集落形成、細(xì)胞侵襲和致瘤能力受損。

2.5psi修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制psi修飾是由假鳥苷合成酶（pseudouridine synthase，PUS）介導(dǎo)的RNA修飾，通過增強(qiáng)RNA的穩(wěn)定性和改變其翻譯效率，在結(jié)構(gòu)層面調(diào)節(jié)RNA。Dyskerin假尿苷合成酶1（dyskerin pseudouridine synthase 1，DKC1）是一種依賴RNA的PUS，它與目標(biāo)RNA的結(jié)合是由H/ACA盒snoRNA介導(dǎo)的，snoRNA依賴的DKC1突變被證明與遺傳性骨髓衰竭綜合征、先天性角化不良以及早衰和前列腺癌、肝癌有關(guān)［32］。但是DKC1和其他psi修飾的調(diào)節(jié)蛋白與在肺癌發(fā)生發(fā)展中的潛在機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

2.6A-I轉(zhuǎn)換修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制A-I編輯酶導(dǎo)致蛋白質(zhì)以及tRNA和miRNA-151中的氨基酸替換，被證實(shí)在腫瘤中發(fā)揮著重要作用。LUAD腫瘤組織中的整體RNA編輯水平升高，受到轉(zhuǎn)錄組和基因組不穩(wěn)定性的影響，由ADAR1的表達(dá)和LUAD的DNA突變介導(dǎo)，并具有高度的異質(zhì)性。ADAR在mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)水平很高。ADAR通過與焦點(diǎn)黏附激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）轉(zhuǎn)錄體結(jié)合，編輯特定的內(nèi)含子位點(diǎn)，增強(qiáng)其mRNA穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)了FAK基因的表達(dá)，ADAR1的過度表達(dá)通常會(huì)抑制Alu重復(fù)序列產(chǎn)生的dsRNA，從而防止它們引發(fā)干擾素免疫反應(yīng)，由此產(chǎn)生的dsRNA的下調(diào)和干擾素免疫反應(yīng)的抑制減少了癌細(xì)胞的凋亡和生長(zhǎng)停滯［33］。換言之，通過使細(xì)胞對(duì)免疫應(yīng)答阻斷劑敏感，耗竭ADAR1可以作為腫瘤患者免疫療法的一種新手段。最近研究［34］證明，編碼抗酶抑制劑1（antizyme inhibitor 1，AZIN1）的目標(biāo)mRNA修飾可以促進(jìn)NSCLC發(fā)生，ADAR1在促進(jìn)腫瘤發(fā)生的同時(shí)增加了A-I轉(zhuǎn)換，并引起AZIN1蛋白中絲氨酸到甘氨酸的轉(zhuǎn)換。AZIN1的這種氨基酸變化產(chǎn)生了一種與抗酶強(qiáng)烈結(jié)合的異構(gòu)體，抑制了抗酶介導(dǎo)的鳥氨酸脫羧酶和細(xì)胞周期蛋白D1的降解，高水平的鳥氨酸脫羧酶和細(xì)胞周期蛋白D1促進(jìn)了多胺的攝取和癌細(xì)胞周期的進(jìn)展，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的增殖［35］。ADAR1在肺癌中致癌作用的另一個(gè)機(jī)制是調(diào)節(jié)miRNA。miR-381和NEIL1等目標(biāo)轉(zhuǎn)錄體是腫瘤抑制因子，其編輯頻率因ADAR1過度表達(dá)而增強(qiáng)，導(dǎo)致NSCLC細(xì)胞顯著增長(zhǎng)。然而在臨床上，ADAR1高表達(dá)的患者盡管能在早期即診斷為NSCLC，但預(yù)后不佳。

2.72′-O-Me修飾在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制研究［15］證明，HENMT1是介導(dǎo)哺乳動(dòng)物miRNAs 3′-末端2′-O-Me修飾的甲基轉(zhuǎn)移酶，并且肺癌和非肺癌組織miRNAs顯示出不同的2′-O-Me修飾形式，主要表現(xiàn)為NSCLC組織中miR-21-5p被嚴(yán)重甲基化，而在非肺癌組織中則沒有，非肺癌組織中miR-26-5p存在2′-O-Me修飾。另外，該研究還發(fā)現(xiàn)與非甲基化的miR-21-5p相比，甲基化的miR-21-5p對(duì)3′至5′外切酶多核苷酸轉(zhuǎn)移酶1的消化有更強(qiáng)的抵抗力，并且與RNA效應(yīng)蛋白AGO2（Argonaute-2）的親和力更高，這可能導(dǎo)致miRNAs對(duì)細(xì)胞死亡程序蛋白4（PDCD4）復(fù)合物翻譯的抑制更強(qiáng)，保證其更高的穩(wěn)定性，以促進(jìn)NSCLC的進(jìn)展。

目前，RNA修飾在肺癌中發(fā)揮的作用及其機(jī)制是腫瘤生物學(xué)的研究熱點(diǎn)之一，現(xiàn)已證明不同類型肺癌的發(fā)生發(fā)展與RNA修飾的不同功能有關(guān)，大多數(shù)RNA修飾的調(diào)節(jié)蛋白在腫瘤組織和鄰近組織中有明顯的表達(dá)，顯示出不良的臨床結(jié)果，這些調(diào)節(jié)蛋白具有很大的研究?jī)r(jià)值，其構(gòu)建的不同分子表型可以成為肺癌預(yù)后的獨(dú)立因素。雖然表觀遺傳學(xué)研究已有長(zhǎng)足發(fā)展，但目前對(duì)RNA表觀遺傳修飾機(jī)制的理解仍然是不完整的，因此仍要深入研究RNA修飾在肺癌中的病理生物學(xué)功能，以評(píng)估其關(guān)鍵因子的變化和作用。需要重點(diǎn)關(guān)注的，一是目前較少研究的幾種調(diào)節(jié)蛋白，比如與m6A修飾相關(guān)的VIRMA、RBM15、FMR1和LRPPRC等因子，以及已被確定為內(nèi)源性鐵中毒誘導(dǎo)劑的YTHDC2未來可作為一種鐵誘導(dǎo)療法用于肺癌治療；二是不同RNA修飾之間的相互作用，如m6A修飾和m5C修飾之間，以及m1A修飾和m5C修飾之間相互作用對(duì)肺癌發(fā)生的影響；三是RNA修飾在SCLC中發(fā)揮的作用。此外，還需要更多的臨床試驗(yàn)來確定RNA修飾在肺癌診療中潛在的研究前景，這對(duì)闡明肺癌發(fā)病機(jī)制具有重要意義，并可為指導(dǎo)肺癌的臨床治療提供理論基礎(chǔ)。

［1］ QIAN X， YANG J， QIU Q， et al. LCAT3， a novel m6A-regulated long non-coding RNA， plays an oncogenic role in lung cancer via binding with FUBP1 to activate c-MYC［J］. J Hematol Oncol， 2021，14（1）：112.

［2］ TENG P C， LIANG Y， YARMISHYN A A， et al. RNA modifications and epigenetics in modulation of lung cancer and pulmonary diseases［J］. Int J Mol Sci， 2021，22（19）：10592.

［3］ CHEN X Y， ZHANG J， ZHU J S. The role of m6A RNA methylation in human cancer［J］. Mol Cancer， 2019，18（1）：103.

［4］ KHAN R I N， MALLA W A. m6A modification of RNA and its role in cancer， with a special focus on lung cancer［J］. Genomics， 2021，113（4）：2860-2869.

［5］ LIU S， LI Q， LI G， et al. The mechanism of m6A methyltransferase METTL3-mediated autophagy in reversing gefitinib resistance in NSCLC cells by β-elemene［J］. Cell Death Dis， 2020，11（11）：969.

［6］ BALACCO D L， SOLLER M. The m（6）a writer：rise of a machine for growing tasks［J］. Biochemistry， 2019，58（5）：363-378.

［7］ WANG Y， SU X， ZHAO M， et al. Importance of N6-methyladenosine RNA modification in lung cancer （Review）［J］. Mol Clin Oncol， 2021，14（6）：128.

［8］ ZHANG Y， LIU X， LIU L， et al. Expression and prognostic significance of m6a-related genes in lung adenocarcinoma［J］. Med Sci Monit， 2020，26：e919644.

［9］ LIU J， REN D， DU Z， et al. m6A demethylase FTO facilitates tumor progression in lung squamous cell carcinoma by regulating MZF1 expression［J］. Biochem Biophys Res Commun， 2018，502（4）：456-464.

［10］ ZHANG C， JIA G. Reversible RNA Modification N（1）-methyladenosine （m（1）A） in mRNA and tRNA［J］. Genomics Proteomics Bioinformatics， 2018，16（3）：155-161.

［11］ DAI X， WANG T， GONZALEZ G， et al. Identification of YTH Domain- containing proteins as the readers for N1-Methyladenosine in RNA［J］. Anal Chem， 2018，90（11）：6380-6384.

［12］ BOHNSACK K E， H?BARTNER C， BOHNSACK M T. Eukaryotic 5-methylcytosine （m（5）C） RNA methyltransferases： mechanisms， cellular functions， and links to disease［J］. Genes （Basel）， 2019，10（2）：102.

［13］ BOHNSACK M T， SLOAN K E. Modifications in small nuclear RNAs and their roles in spliceosome assembly and function［J］. Biol Chem， 2018，399（11）：1265-1276.

［14］ NISHIKURA K. A-to-I editing of coding and non-coding RNAs by ADARs［J］. Nat Rev Mol Cell Biol， 2016，17（2）：83-96.

［15］ LIANG H， JIAO Z， RONG W， et al. 3’-Terminal 2’-O-methylation of lung cancer miR-21-5p enhances its stability and association with Argonaute 2［J］. Nucleic Acids Res， 2020，48（13）：7027-7040.

［16］ MONACO P L， MARCEL V， DIAZ J J， et al. 2’-O-methylation of ribosomal RNA： towards an epitranscriptomic control of translation［J］. Biomolecules， 2018，8（4）：106.

［17］ LI X， FENG Z， WANG R， et al. Expression status and prognostic value of m6A RNA methylation regulators in lung adenocarcinoma［J］. Life （Basel）， 2021，11（7）：619.

［18］ LI N， CHEN X， LIU Y， et al. Gene characteristics and prognostic values of m6A RNA methylation regulators in nonsmall cell lung cancer［J］. J Healthc Eng， 2021，2021：2257066.

［19］ ZHAO Z， CAI Q， ZHANG P， et al. N6-methyladenosine RNA methylation regulator-related alternative splicing （AS） gene signature predicts non-small cell lung cancer prognosis［J］. Front Mol Biosci， 2021，8：657087.

［20］ JIN D， GUO J， WU Y， et al. Correction to：M6a mrna methylation initiated by METTL3 directly promotes YAP translation and increases YAP activity by regulating the MALAT1-Mir-1914-3p-YAP axis to induce NSCLC drug resistance and metastasis［J］. J Hematol Oncol， 2020，13（1）：106.

［21］ NI X F， XIE Q Q， ZHAO J M， et al. The hepatic microenvironment promotes lung adenocarcinoma cell proliferation，metastasis，and epithelial-mesenchymal transition via METTL3- mediated N6-methyladenosine modification of YAP1［J］. Aging（Albany NY）， 2021，13（3）：4357-4369.

［22］ WANNA-UDOM S， TERASHIMA M， LYU H， et al. The m6A methyltransferase METTL3 contributes to transforming growth factor-beta-induced epithelial-mesenchymal transition of lung cancer cells through the regulation of JUNB［J］. Biochem Biophys Res Commun， 2020，524（1）：150-155.

［23］ SONG Z， JIA G， MA P， et al. Exosomal miR-4443 promotes cisplatin resistance in non-small cell lung carcinoma by regulating FSP1 m6A modification-mediated ferroptosis［J］. Life Sci， 2021，276：119399.

［24］ LI J， HAN Y， ZHANG H， et al. The m6A demethylase FTO promotes the growth of lung cancer cells by regulating the m6A level of USP7 mRNA［J］. Biochem Biophys Res Commun， 2019，512（3）：479-485.

［25］ YU H， ZHANG Z. ALKBH5-mediated m6A demethylation of lncRNA RMRP plays an oncogenic role in lung adenocarcinoma［J］. Mamm Genome， 2021，32（3）：195-203.

［26］ CHEN Z， QI M， SHEN B， et al. Transfer RNA demethylase ALKBH3 promotes cancer progression via induction of tRNA-derived small RNAs［J］. Nucleic Acids Res， 2019，47（5）：2533-2545.

［27］ CHELLAMUTHU A， GRAY S G. The RNA methyltransferase NSUN2 and its potential roles in cancer［J］. Cells， 2020，9（8）：1758.

［28］ PAN J， HUANG Z， XU Y. m5C-Related lncRNAs predict overall survival of patients and regulate the tumor immune microenvironment in lung adenocarcinoma［J］. Front Cell Dev Biol， 2021，9：671821.

［29］ PAN J， HUANG Z， XU Y. m5C RNA methylation regulators predict prognosis and regulate the immune microenvironment in lung squamous cell carcinoma［J］. Front Oncol， 2021，11：657466.

［30］ MA J， HAN H， HUANG Y， et al. METTL1/WDR4-mediated m7G tRNA modifications and m7G codon usage promote mRNA translation and lung cancer progression［J］. Mol Ther， 2021，29（12）：3422-3435.

［31］ HIA F， TAKEUCHI O. The effects of codon bias and optimality on mRNA and protein regulation［J］. Cell Mol Life Sci， 2021，78（5）：1909-1928.

［32］ NELSON A S， MARSH R A， MYERS K C， et al. A reduced-intensity conditioning regimen for patients with dyskeratosis congenita undergoing hematopoietic stem cell transplantation［J］. Biol Blood Marrow Transplant， 2016，22（5）：884-888.

［33］ HERBERT A. ADAR and immune silencing in cancer［J］. Trends Cancer， 2019，5（5）：272-282.

［34］ TUSUP M， KUNDIG T， PASCOLO S. Epitranscriptomics of cancer［J］. World J Clin Oncol， 2018，9（3）：42-55.

［35］ SHIGEYASU K， OKUGAWA Y， TODEN S， et al. AZIN1 RNA editing confers cancer stemness and enhances oncogenic potential in colorectal cancer［J］. JCI Insight， 2018，3（12）：e99976.

10.3969/j.issn.1002-266X.2022.33.020

R730

A

1002-266X（2022）33-0079-06

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（82170033）；上海市科委計(jì)劃項(xiàng)目（21ZR1479200）；上海長(zhǎng)海醫(yī)院科研基金資助項(xiàng)目（2019SLZ002，2019YXK018，CHPY2021A05）。

商艷（E-mail： shangyan751200@163.com）

（2022-03-04）