m6A甲基化在鼻咽癌中的研究進(jìn)展

李海龍， 肖佳欣， 湯 瑤， 賀修勝

(南華大學(xué)衡陽醫(yī)學(xué)院腫瘤研究所 腫瘤細(xì)胞與分子病理學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南省衡陽市 421001)

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是中國南方及東南亞地區(qū)發(fā)病率最高的頭頸部腫瘤，且在2018年統(tǒng)計(jì)的約129 079例新發(fā)鼻咽癌病例和72 987例相關(guān)死亡人數(shù)中，大多數(shù)病例局限于東南亞地區(qū)，并可能呈現(xiàn)每年上升的趨勢[1]。鼻咽癌發(fā)病部位隱蔽，且易復(fù)發(fā)、易轉(zhuǎn)移及放化療抵抗等問題增加了鼻咽癌的治療難度。目前鼻咽癌患者的主要治療方式仍然是以放療為主的綜合治療方式。

鼻咽癌的演變是一個(gè)多因素、多步驟和多基因相互作用的結(jié)果，所以深入研究鼻咽癌的發(fā)病機(jī)制成為亟待解決的問題。m6A甲基化修飾是指RNA的單甲基化(m)發(fā)生在腺嘌呤(A)第6號(hào)(6)氮原子上的修飾，多見于mRNA、rRNA、tRNA及ncRNA等多種RNA中。研究表明，m6A修飾對(duì)RNA前體的3′末端的處理、剪接、出核轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯和降解等過程起著重要調(diào)控作用，且在小鼠和人體中具有高度保守性[2]。本文闡述m6A甲基化及其對(duì)鼻咽癌增殖、轉(zhuǎn)移、多重耐藥性和放療增敏等方面的影響，旨在為鼻咽癌的診斷和治療提供新思路。

1 m6A甲基化

m6A修飾具有選擇性控制基因表達(dá)的潛力，其修飾位點(diǎn)多分布于mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′UTR)、長外顯子或者終止密碼子旁邊，且序列RRACH(R=A/G,H=A/U/C)為共有序列[3]。m6A甲基化修飾過程主要由m6A甲基轉(zhuǎn)移酶(m6A writers)、m6A甲基識(shí)別蛋白(m6A readers)和m6A去甲基化酶(m6A erasers)共同調(diào)控。

m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物能在RNA分子的特定位置催化S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl methionine,SAM)，使其甲基轉(zhuǎn)移。甲基化轉(zhuǎn)移酶3(methyltransferase-like protein 3,METTL3)為主要催化成分，負(fù)責(zé)將甲基轉(zhuǎn)移至受體腺嘌呤6號(hào)氮原子。且研究發(fā)現(xiàn)，METTL3對(duì)rRNA甲基化不起作用，主要使mRNA甲基化[4]。甲基化轉(zhuǎn)移酶14(methyltransferase-like protein 14,METTL14)則輔助與底物結(jié)合，可提高M(jìn)ETTL3催化活性并提供底物結(jié)合平臺(tái)[5]。甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物腎母細(xì)胞瘤1相關(guān)蛋白(wilms tumor 1-associated protein,WTAP)能通過與METTL3-METTL14核心復(fù)合物結(jié)合，促進(jìn)METTL3-MELLT14復(fù)合物向細(xì)胞核內(nèi)的核小斑處的易位[6]。KIAA1429(又稱Virilizer)能夠把METTL3/METTL14/WTAP復(fù)合物募集到靶RNA的3′UTR和終止密碼子區(qū)域進(jìn)行選擇性m6A甲基化修飾[7]。此外，近年來發(fā)現(xiàn)的一些甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體中其他組成蛋白也在m6A甲基化發(fā)揮著舉足輕重的作用，如CCCH結(jié)構(gòu)域的鋅指蛋白13(zinc finger CCCH domain-containing protein 13，Zc3h13)[8]、Casitas B系淋巴瘤原癌基因轉(zhuǎn)化序列樣蛋白1(Casitas B-lineage lymphoma-trans-forming sequence-like protein 1,CBLL1/HAKAI)[9]、RNA結(jié)合基序蛋白15(RNA binding motifprotein 15，RBM15)[10]及其類似物RBM15B[11]，這些蛋白可形成調(diào)控RNA m6A修飾的保守的大分子復(fù)合,進(jìn)而調(diào)控RNA的m6A甲基化及其定位。目前，對(duì)于m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物組成及其對(duì)應(yīng)功能的認(rèn)識(shí)處于探索之中。通過對(duì)“Writers”的進(jìn)一步深入探索可為鼻咽癌患者早期篩查提供更敏感的生物標(biāo)志物，并為鼻咽癌放化療增敏靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)拓展新思路。

m6A去甲基化酶可去除RNA分子中的m6A甲基化修飾，充分展現(xiàn)出m6A甲基化修飾是動(dòng)態(tài)可逆的過程。目前研究已經(jīng)證實(shí)的m6A erasers包括肥胖相關(guān)基因(fat mass and obesity associated,FTO)[12]和AlkB同源物5(α-KG-dependent dioxygenase homolog 5，ALKBH5)[13]。兩種物質(zhì)去甲基活性相當(dāng)，都能將m6A中的甲基轉(zhuǎn)化為羥甲基并去除，且都主要存在于細(xì)胞核中。因此，細(xì)胞質(zhì)中是否也存在未被發(fā)現(xiàn)的m6A去甲基化酶或者細(xì)胞質(zhì)中的FTO和ALKBH5活性比其在細(xì)胞核時(shí)更高，仍需更深入地探究。

m6A甲基識(shí)別蛋白能精準(zhǔn)識(shí)別RNA甲基化修飾的信息，影響m6A甲基化的RNA的穩(wěn)定、翻譯以及代謝。按其識(shí)別機(jī)制可分為直接識(shí)別的“Reader”：YTH域蛋白家族(YT521-B homology domain family,YTHDF)和YTH域包含家族(YT521-B homology domain containing,YTHDC)，能直接識(shí)別且結(jié)合m6A修飾位點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控；間接識(shí)別的“Reader”：最典型的是HNRNP家族的HNRNPC、HNRNPG和HNRNPA2/B1，能改變m6A RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)，調(diào)控其對(duì)pre-miRNA的選擇性剪接等加工能力[14]。目前對(duì)“Reader”識(shí)別和結(jié)合的機(jī)制及其是否具有特異性需要進(jìn)一步研究，通過針對(duì)性地促進(jìn)或阻斷m6A修飾的RNA與“Readers”結(jié)合，具有成為未來鼻咽癌新型治療方式的潛在可能。

2 m6A甲基化與鼻咽癌

m6A修飾在腫瘤細(xì)胞發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮不可替代的作用，且其相關(guān)蛋白表達(dá)的異常，在鼻咽癌惡性增殖、侵襲轉(zhuǎn)移、放療增敏和化療耐藥等方面具有極其重要的作用。

2.1 m6A修飾與鼻咽癌遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移

鼻咽癌具有較高的局部浸潤率和早期遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)，是鼻咽癌患者治愈率不高的重要因素之一，因此，m6A修飾與鼻咽癌侵襲及轉(zhuǎn)移的關(guān)系密切。當(dāng)細(xì)胞發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)后，則失去了上皮細(xì)胞的極性和細(xì)胞-細(xì)胞接觸結(jié)構(gòu)等上皮特征，而獲得了間充質(zhì)表型，這使得它們能夠從上皮細(xì)胞相鄰的細(xì)胞中遷移并侵入周圍的組織[15]。許多研究表明METTL3通過促進(jìn)EMT，參與腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[16-18]。Yu等[16]發(fā)現(xiàn)，鼻咽癌組織中METTL3含量明顯高于癌旁組織，晚期或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的鼻咽癌患者M(jìn)ETTL3表達(dá)水平較高，且證實(shí)通過m6A修飾Snail mRNA促進(jìn)鼻咽癌細(xì)胞的EMT和轉(zhuǎn)移。Liu等[17]發(fā)現(xiàn)，METTL3在鼻咽癌細(xì)胞中對(duì)β-catenin/TCF信號(hào)通路具有正向調(diào)控作用，且敲除METTL3基因能抑制鼻咽癌細(xì)胞的侵襲和遷移能力。FAM225A這種新發(fā)現(xiàn)的lncRNA在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲、遷移和血管生成方面具有重要作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，m6A修飾提高了FAM225A的穩(wěn)定性，F(xiàn)AM225A通過激活FAK/PI3K/Akt通路，從而促進(jìn)鼻咽癌細(xì)胞的增殖和侵襲[18]。以上結(jié)果表明m6A修飾通過調(diào)控癌基因可促進(jìn)鼻咽癌遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移，且METTL3發(fā)揮著極其重要的作用。

2.2 m6A修飾與鼻咽癌細(xì)胞凋亡

鼻咽癌細(xì)胞周期紊亂和凋亡失調(diào)是引起細(xì)胞惡性增殖的重要原因。細(xì)胞凋亡是由基因控制的細(xì)胞自發(fā)和有序的死亡，主要由Caspase介導(dǎo)的外源性途徑或內(nèi)源性途徑觸發(fā)。多項(xiàng)研究表明，低表達(dá)METTL3通過調(diào)節(jié)Bcl-2信號(hào)通路、SHH/GLI通路和ZNF750-FGF14通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡[19]。Zhang等[20]發(fā)現(xiàn)，m6A修飾通過維持鼻咽癌中編碼鋅指蛋白750(ZNF750)低表達(dá)水平，經(jīng)過ZNF750-FGF14信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，METTL3通過增強(qiáng)EZH2蛋白的表達(dá)，從而抑制鼻咽癌細(xì)胞凋亡[21]。以上研究表明METTL3可抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。通過靶向目的基因促進(jìn)凋亡過程被認(rèn)為是一種有效的抗癌治療方法，以METTL3為靶點(diǎn)促進(jìn)鼻咽癌細(xì)胞凋亡將可能成為有效的治療策略。

2.3 m6A修飾與鼻咽癌耐藥性

耐藥性的產(chǎn)生是導(dǎo)致癌癥患者死亡的一個(gè)主要原因。根據(jù)國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(NCCN)指南，化療是治療鼻咽癌的主要輔助手段之一。雖然鼻咽癌患者在最初的治療期間對(duì)化療很敏感，但隨后就會(huì)產(chǎn)生獲得性耐藥，導(dǎo)致治療失敗。最近的數(shù)據(jù)表明，TRIM蛋白家族的成員參與了癌癥的發(fā)生、發(fā)展和耐藥性[22]。Zhang等[23]發(fā)現(xiàn)，TRIM11基因在耐藥性鼻咽癌細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著高于非耐藥性鼻咽癌細(xì)胞，且m6A修飾在鼻咽癌耐藥細(xì)胞的TRIM11中高度富集，提高了其RNA的穩(wěn)定性。TRIM11通過調(diào)控Daple-Dvl-β-catenin-ABCC9信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，在促進(jìn)鼻咽癌耐藥中起重要作用。這表明m6A修飾會(huì)增強(qiáng)鼻咽癌細(xì)胞的耐藥性，但其機(jī)制有待深入研究。

2.4 m6A修飾與鼻咽癌放療抵抗

鼻咽癌細(xì)胞對(duì)放療較為敏感，但放療抵抗仍是一個(gè)主要的臨床問題，導(dǎo)致鼻咽癌患者預(yù)后不佳。PI3K/Akt信號(hào)通路的激活可能是腫瘤細(xì)胞抗輻射能力增強(qiáng)的原因，且Akt是PI3K介導(dǎo)的放射抗性的關(guān)鍵分子[24]。He等[25]發(fā)現(xiàn)，m6A閱讀器YTHDC2在抗放射性鼻咽癌細(xì)胞中高表達(dá)，促進(jìn)IGF1R mRNA的翻譯效率，通過激活I(lǐng)GF1R/ATK/S6信號(hào)軸而增強(qiáng)鼻咽癌細(xì)胞的放療抵抗作用。m6A閱讀器YTHDC2在鼻咽癌放療抵抗方面起調(diào)控作用，可能成為鼻咽癌細(xì)胞放療增敏和治療復(fù)發(fā)性鼻咽癌的有效靶點(diǎn)。

3 總結(jié)與展望

m6A修飾是一種復(fù)雜且普遍的修飾方式，與鼻咽癌發(fā)生發(fā)展之間有緊密聯(lián)系，且METTL3高表達(dá)是鼻咽癌轉(zhuǎn)移的危險(xiǎn)因素，可能是鼻咽癌治療的潛在靶點(diǎn)。

m6A修飾通過調(diào)控鼻咽癌原癌基因和抑癌基因的表達(dá)，參與鼻咽癌惡性表型的調(diào)控，但具體機(jī)制并未闡明。m6A修飾對(duì)鼻咽癌的影響仍有許多問題：①是否能通過m6A修飾途徑調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境，控制鼻咽癌的發(fā)生發(fā)展？②m6A修飾是否是一種保護(hù)機(jī)制，與鼻咽癌細(xì)胞自噬是否存在密切的聯(lián)系？③靶向m6A修飾蛋白是否可精準(zhǔn)靶向治療EBV導(dǎo)致的鼻咽癌？m6A修飾的研究為多種腫瘤及其發(fā)病機(jī)制的研究開辟了新道路，相信m6A修飾的研究在鼻咽癌放化療增敏和精準(zhǔn)治療方面有著巨大的潛力，需要更深入更具體的探索。