m6A修飾與婦科惡性腫瘤相關(guān)性的研究進(jìn)展

張?；?雷 燕,劉 宇,唐 松,王 露,姚冬梅

研究統(tǒng)計(jì),子宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌是目前發(fā)病率較高的3種婦科惡性腫瘤[1]。大多數(shù)的婦科惡性腫瘤早期無明顯癥狀體征,確診時(shí)常已處于晚期,預(yù)后不佳。目前,臨床常采用手術(shù)聯(lián)合放化療的綜合治療模式治療婦科惡性腫瘤,但是放化療不良反應(yīng)多且明顯,對(duì)患者生活質(zhì)量影響很大。因此,在臨床治療中尋找新的藥物作用靶點(diǎn)是非常有待解決的問題。N6-甲基腺苷(m6A)修飾是由腺嘌呤(A)6-N位甲基化而形成的一種RNA修飾[2-3]。m6A修飾通過調(diào)控RNA剪切、轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯來調(diào)控婦科腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。m6A甲基化調(diào)控婦科腫瘤的發(fā)展過程具有“雙刃劍”的功能,其通過促進(jìn)或者抑制癌基因的表達(dá),影響婦科腫瘤的發(fā)展。因此,m6A甲基化可能是婦科腫瘤治療的新潛在靶標(biāo)。通過分析m6A調(diào)節(jié)分子對(duì)目標(biāo)基因RNA修飾的影響,了解腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制,進(jìn)而可提出個(gè)性化診療新思路。本文就m6A修飾在婦科惡性腫瘤中的作用機(jī)制及作用靶點(diǎn)進(jìn)行如下綜述。

1 m6A

m6A甲基化修飾是最為常見的真核mRNA的甲基化修飾。m6A甲基化位點(diǎn)主要位于保守序列RRACH(R=A,G;H=A,C,U)上,富集靠近終止密碼子、5'或3'-非翻譯區(qū)(UTR)和內(nèi)部長外顯子處[2-7]。研究發(fā)現(xiàn)m6A調(diào)控主要通過甲基轉(zhuǎn)移酶、去甲基酶和甲基化結(jié)合蛋白發(fā)揮動(dòng)態(tài)調(diào)控作用[8-9]。

1.1 m6A甲基轉(zhuǎn)移酶

m6A甲基轉(zhuǎn)移酶的主要作用是對(duì)RNA上的腺苷進(jìn)行m6A甲基化修飾[10]。m6A甲基轉(zhuǎn)移酶包括甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白(METTL)3、METTL14、WT1相關(guān)蛋白(WTAP)等[6-7,11]。METTL3催化m6A修飾[12]。METTL14協(xié)助與METTL3在細(xì)胞核內(nèi)以1∶1的比例結(jié)合,形成穩(wěn)定的復(fù)合體[6]。WTAP通過招募METTL3、METTL14進(jìn)入細(xì)胞核而增強(qiáng)m6A的甲基化作用[11]。METTL16、KIAA1429的主要功能分別是催化m6A的修飾和調(diào)控基因的3-UTR和停止密碼子附近的m6A甲基化[13-14]。

1.2 m6A去甲基酶

m6A去甲基酶作用是將m6A甲基化修飾去除,和m6A甲基轉(zhuǎn)移酶對(duì)m6A修飾一起進(jìn)行調(diào)節(jié),使m6A甲基化修飾水平保持動(dòng)態(tài)平衡。m6A去甲基酶包括FTO和ALKBH3/5,均屬雙加氧酶AlkB家族,它們依靠α-酮戊二酸和二價(jià)鐵對(duì)m6A修飾的堿基進(jìn)行去甲基化反應(yīng)[15-16]。最新發(fā)現(xiàn)肥胖相關(guān)蛋白(FTO)與ALKBH5基因沉默與高表達(dá)均可導(dǎo)致m6A甲基化改變[11]。同時(shí),ALKBH5對(duì)mRNA加工因子的組裝、mRNA輸出和RNA代謝有調(diào)控作用[11]。

1.3 m6A甲基化結(jié)合蛋白

m6A甲基化結(jié)合蛋白參與不同的RNA代謝過程并影響RNA產(chǎn)生不同的行為,不同的甲基化結(jié)合蛋白介導(dǎo)不同的下游作用。m6A甲基化結(jié)合蛋白包括YTHDF1-3、YTHDC1-2、IGF2BPs、hnRNPA2B1、eIF3等[17-19];YTHDF2識(shí)別和降解m6A甲基化修飾的mRNA[20]。YTHDF1識(shí)別m6A修飾,和eIF3、eIF4A3協(xié)同調(diào)控mRNA的翻譯[21]。YTHDF3與YTHDF2、YTHDF1共同作用,促進(jìn)靶基因的翻譯[21]。YTHDC1調(diào)節(jié)mRNA剪切[22]。YTHDC2影響mRNA翻譯效率[23]。IGF2BPs增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性、翻譯率和豐度[23]。hnRNPA2B1參與miRNA的剪切過程[24]。eIF3是43S翻譯起始前復(fù)合物的組成部分,通過與mRNA 5-UTR中m6A位點(diǎn)的相互作用來調(diào)控蛋白質(zhì)的翻譯[25]。

2 m6A在婦科惡性腫瘤中的研究

2.1 宮頸癌

宮頸癌是常見的婦科腫瘤,發(fā)生主要與人乳頭瘤病毒感染、免疫抑制等因素相關(guān)。目前研究已證實(shí),m6A參與細(xì)胞的增殖、分化、免疫抑制等方面,與宮頸癌的發(fā)展有密切關(guān)系。因此闡明m6A與宮頸癌發(fā)生的相關(guān)分子機(jī)制,將為其治療提供新的潛在靶點(diǎn)。

1)甲基轉(zhuǎn)移酶與宮頸癌。m6A甲基轉(zhuǎn)移酶參與宮頸癌的細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移。LIU等[26]研究發(fā)現(xiàn),METTL3高表達(dá)參與了宮頸癌的發(fā)生發(fā)展。METTL3過表達(dá),增強(qiáng)了IGF2BP2與CTSL mRNA的相互作用,促進(jìn)了腫瘤轉(zhuǎn)移。METTL3還可通過調(diào)節(jié)非編碼RNA發(fā)揮促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移作用。METTL3增強(qiáng)circ0000069穩(wěn)定性,抑制miR-4426,促進(jìn)宮頸癌發(fā)展和細(xì)胞轉(zhuǎn)移[27]。METTL3可參與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT),促進(jìn)宮頸癌的發(fā)展[28]。綜上可知METTL3可通過調(diào)節(jié)不同靶點(diǎn)在宮頸癌中發(fā)揮促癌作用,這有望成為探索治療宮頸癌新藥物的研究方向。

2)去甲基酶與宮頸癌。m6A去甲基酶也與宮頸癌密切相關(guān)。目前關(guān)于m6A去甲基酶通過調(diào)控非編碼RNA來促進(jìn)宮頸癌發(fā)展的研究得到越來越多的證實(shí)。WANG等[29]研究證實(shí)了FTO可以增強(qiáng)lncRNA HOXC13-AS的穩(wěn)定性,使得FZD6表達(dá)上調(diào)、激活Wnt/β-catenin,促進(jìn)宮頸癌發(fā)展、細(xì)胞侵襲和EMT。未來可能通過抑制去甲基酶的相關(guān)靶點(diǎn),干預(yù)宮頸癌的進(jìn)展。

3)結(jié)合蛋白與宮頸癌。m6A結(jié)合蛋白同樣可通過相關(guān)通路、靶點(diǎn)作用于宮頸癌。研究發(fā)現(xiàn),YTHDF1通過對(duì)RANBP2表達(dá)的調(diào)節(jié)在宮頸癌中起促進(jìn)作用[30]。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),IGF2BP2或YTHDF1可協(xié)同METTL3作用于宮頸癌,METTL3過表達(dá)通過YTHDF1調(diào)控的m6A甲基化,增強(qiáng)己糖激酶2(HK2)的穩(wěn)定性,促進(jìn)宮頸癌的Warburg效應(yīng),發(fā)揮致癌作用[31]。IGF2BP2不僅與其他結(jié)合蛋白協(xié)同發(fā)揮致癌作用,還可單獨(dú)作用于宮頸癌細(xì)胞,ZHANG等[32]報(bào)道IGF2BP3可與KCNMB2-AS1結(jié)合發(fā)揮致癌作用。研究發(fā)現(xiàn)去甲基酶還可在非編碼RNA中發(fā)揮作用,FOXM1是一種致癌基因[33]。JI等[34]研究發(fā)現(xiàn)IGF2BP2和CircARHGAP12相互作用,增強(qiáng)FOXM1 mRNA的穩(wěn)定性,在宮頸癌中發(fā)揮促進(jìn)作用。綜上可知,當(dāng)前的研究證實(shí)了m6A甲基化修飾對(duì)宮頸癌的發(fā)生發(fā)展起著重要的作用。

2.2 卵巢癌

在卵巢癌中,m6A修飾是一種新發(fā)現(xiàn)的調(diào)控方式。目前尚未明確卵巢癌的病因,但是可以確定其發(fā)生與基因突變相關(guān)。卵巢癌早期無癥狀,發(fā)現(xiàn)晚,病死率高,預(yù)后差[35]。最新研究證實(shí)m6A甲基化修飾與卵巢癌密切相關(guān)。

1)甲基轉(zhuǎn)移酶與卵巢癌。甲基轉(zhuǎn)移酶與卵巢癌相關(guān)。研究證實(shí)METTL3在卵巢癌中過表達(dá),且與腫瘤組織學(xué)分級(jí)、FIGO分期和總生存率較差相關(guān)[36]。多項(xiàng)研究證實(shí)甲基轉(zhuǎn)移酶可通過作用于非編碼RNA在卵巢癌中發(fā)揮作用。METTL3在卵巢癌中調(diào)控microRNA-126-5p,靶向PTEN,激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物西羅莫司靶蛋白通路促進(jìn)卵巢癌進(jìn)展[37];METTL3還可上調(diào)酪氨酸激酶AXL受體,誘導(dǎo)EMT,促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移[37]。WTAP的高表達(dá)也與卵巢癌的發(fā)生、轉(zhuǎn)移相關(guān),WTAP調(diào)節(jié)microRNA-200和HK2的表達(dá),促進(jìn)卵巢癌進(jìn)展[38];METTL14下調(diào)穩(wěn)定肌鈣蛋白相關(guān)蛋白mRNA表達(dá),促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的增殖轉(zhuǎn)移[39]。以上研究均證實(shí)甲基轉(zhuǎn)移酶可通過相關(guān)通路、靶點(diǎn)影響卵巢癌的發(fā)生、發(fā)展,未來可能通過改變甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá),達(dá)到治療卵巢癌的目的。

2)去甲基酶與卵巢癌。去甲基酶參與卵巢癌的機(jī)制更為復(fù)雜,目前FTO在卵巢癌中的作用有相悖的觀點(diǎn),可能表明FTO在不同組織類型的卵巢癌中發(fā)揮的作用不同,在卵巢癌的疾病進(jìn)程中可能有雙向調(diào)節(jié)作用。ZHAO等[40]研究發(fā)現(xiàn)FTO過表達(dá)對(duì)卵巢癌的發(fā)展具有促進(jìn)作用。但是HUANG等[41]研究表明,FTO在卵巢癌組織中低表達(dá),可增強(qiáng)卵巢癌細(xì)胞增殖能力,FTO過表達(dá)可通過cAMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制卵巢癌的發(fā)展?，F(xiàn)有研究還發(fā)現(xiàn)ALKBH5與卵巢癌相關(guān),ALKBH5在卵巢癌中過表達(dá),通過調(diào)控EGFR-PIK3CA-AKT-mTOR通路,增強(qiáng)Bcl-2 mRNA穩(wěn)定性,經(jīng)增強(qiáng)Bcl-2與Beclin1的結(jié)合可發(fā)揮抑癌效應(yīng)[42-43]。目前有研究還證實(shí)了,ALKBH3過表達(dá)通過增加CSF-1 mRNA表達(dá)來促進(jìn)卵巢癌的進(jìn)展[44]。這些結(jié)果都將為進(jìn)一步研究m6A修飾與卵巢癌的相關(guān)性奠定基礎(chǔ)。

3)結(jié)合蛋白與卵巢癌。LIU等[45]研究發(fā)現(xiàn)m6A結(jié)合蛋白YTHDF1在卵巢癌中高表達(dá),YTHDF1上調(diào)EIF3C mRNA表達(dá),促進(jìn)了卵巢癌細(xì)胞的侵襲。結(jié)合蛋白不僅可單個(gè)靶點(diǎn)作用于卵巢癌,也可通過多種靶點(diǎn)的全局效應(yīng)發(fā)揮作用,卵巢癌中YTHDF2高表達(dá),YTHDF2與miR-145通過m6A修飾形成負(fù)反饋通路調(diào)控卵巢癌進(jìn)展[46]。抑癌基因FBW7與YTHDF2相互作用并降解,增強(qiáng)m6A修飾的mRNA穩(wěn)定性,抑制卵巢癌細(xì)胞的存活和增殖[47]。

IGF2BP1在卵巢癌中可通過調(diào)控編碼和非編碼RNA發(fā)揮作用。SRC激酶是癌癥相關(guān)EMT的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素,卵巢癌中IGF2BP1高表達(dá),通過IGF2BP1-SRC/ERK2軸促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和癌細(xì)胞發(fā)展[48];WANG和CHEN[49]還發(fā)現(xiàn)IGF2BP1是泛素樣修飾物激活酶6反義RNA1(UBA6-as1)-RBM15的m6A讀取器,UBA6-as1通過UBA6抑制卵巢癌細(xì)胞的發(fā)展和轉(zhuǎn)移。在非編碼RNA中,IGF2BP2通過microRNA-3187-3p/ERBB4/PI3K/AKT軸增強(qiáng)circ-0000745的豐度,促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的侵襲性和干性[50];circPBX3與IGF2BP2相互作用穩(wěn)定ATP7A mRNA表達(dá),促進(jìn)卵巢癌發(fā)展[51]。目前研究可知RNA結(jié)合蛋白通過不同通路、靶點(diǎn)參與卵巢癌的發(fā)生發(fā)展,目前盡管已經(jīng)取得了一些進(jìn)展,但針對(duì)m6A治療卵巢癌的具體分子機(jī)制仍需要進(jìn)一步深入研究,以期未來通過相關(guān)靶點(diǎn)為卵巢癌提供新的治療方向。

2.3 子宮內(nèi)膜癌

子宮內(nèi)膜癌是一種由子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞分化形成的惡性病變,多見于圍絕經(jīng)期及停經(jīng)后婦女。目前研究表明雌激素是子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞增殖的關(guān)鍵因素[52]。雌激素調(diào)控m6A甲基化在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá),從而對(duì)子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生起到促進(jìn)作用。

1)甲基轉(zhuǎn)移酶與子宮內(nèi)膜癌。m6A的甲基化修飾與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。在子宮內(nèi)膜癌中,METTL14突變或METTL3低表達(dá)降低了癌細(xì)胞的m6A mRNA水平,m6A甲基化修飾通過調(diào)控AKT信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的生長[53]。因此,在治療子宮內(nèi)膜癌時(shí),可考慮通過作用METTL14和METTL3來調(diào)控m6A mRNA水平,抑制AKT信號(hào)通路活性和子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的生長。WTAP在內(nèi)膜癌中高表達(dá),促進(jìn)內(nèi)膜癌細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移[54]。WTAP高表達(dá)提高CAV-1 mRNA 3-UTR的m6A修飾,下調(diào)CAV-1表達(dá),激活子宮內(nèi)膜癌中NF-κB通路,促進(jìn)內(nèi)膜癌的發(fā)展[54]。

2)去甲基酶與子宮內(nèi)膜癌。在子宮內(nèi)膜癌中FTO高表達(dá)[55]。ZHANG等[56]研究發(fā)現(xiàn),雌激素誘導(dǎo)FTO高表達(dá),其機(jī)制是通過mTOR途徑介導(dǎo)FTO聚集,促進(jìn)癌細(xì)胞生長;通過高雌水平誘導(dǎo)PI3K/AKT和MAPK信號(hào)通路,增強(qiáng)FTO表達(dá),促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。FTO不僅可通過單個(gè)靶點(diǎn)發(fā)揮作用,還可協(xié)同其他結(jié)合蛋白發(fā)揮作用。FTO可去除HOXB13 mRNA中m6A修飾,去除YTHDF2對(duì)HOXB13的降解,上調(diào)HOXB13蛋白的表達(dá),激活WNT通路,促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移[57]。ALKBH5是一種新的癌癥治療靶點(diǎn)。胰島素樣生長因子1受體(IGF1R)和IGF2基因的高表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌有關(guān),ALKBH5過表達(dá),促進(jìn)IGF1R上調(diào),激活I(lǐng)GF信號(hào)通路,促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞發(fā)展[58-59]。CHEN等[60]指出,ALKBH5降低m6A水平,促進(jìn)腫瘤干性基因SOX2轉(zhuǎn)錄,維持子宮內(nèi)膜癌干細(xì)胞特性,促使子宮內(nèi)膜癌發(fā)展。

3)結(jié)合蛋白與子宮內(nèi)膜癌。IGF2BP1在子宮內(nèi)膜癌中過表達(dá)[61]。IGF2BP1可提高致癌基因PEG10的表達(dá),促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展[62-63]。IGF2BP1高表達(dá),與Sox2 3'-UTR的m6A位點(diǎn)結(jié)合,阻止Sox2的降解,促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展[64]。YTHDF2在子宮內(nèi)膜癌中也發(fā)揮促癌作用,其結(jié)合致癌胰島素樣生長因子信號(hào)通路的關(guān)鍵介質(zhì)IRS1的甲基化位點(diǎn),降解IRS1 mRNA,抑制IRS1/AKT信號(hào)通路,抑制子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展[65-67]。YTHDF2還可通過調(diào)節(jié)長鏈非編碼RNA(LncRNA)FENDRR調(diào)控子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展;YTHDF2通過調(diào)控抑癌基因LncRNA FENDRR降解,增強(qiáng)SOX4的表達(dá),促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌進(jìn)展[68]。這些發(fā)現(xiàn)均提示YTHDF2可能是一種致癌基因。以上研究證明m6A參與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展,未來可通過這些機(jī)制、通路為子宮內(nèi)膜癌治療提供新的方案。

3 小結(jié)和展望

m6A甲基化修飾通過調(diào)節(jié)編碼RNA和非編碼RNA等多種RNA,通過作用相關(guān)通路、靶點(diǎn),上調(diào)或下調(diào)腫瘤組織、細(xì)胞的表達(dá),促進(jìn)或者抑制婦科惡性腫瘤的發(fā)展。隨著未來對(duì)m6A修飾研究的更加深入,將會(huì)為臨床婦科惡性腫瘤的早期診斷和尋找新的治療靶點(diǎn)提供參考依據(jù)。因此,未來其具體的分子機(jī)制仍需進(jìn)一步探索,從而尋找更明確的分子靶標(biāo),以期研發(fā)出新的靶向藥物,早日應(yīng)用于臨床。