m6A修飾與婦科惡性腫瘤相關性的研究進展

張?；?雷 燕,劉 宇,唐 松,王 露,姚冬梅

研究統計,子宮頸癌、子宮內膜癌、卵巢癌是目前發病率較高的3種婦科惡性腫瘤[1]。大多數的婦科惡性腫瘤早期無明顯癥狀體征,確診時常已處于晚期,預后不佳。目前,臨床常采用手術聯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多且明顯,對患者生活質量影響很大。因此,在臨床治療中尋找新的藥物作用靶點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修飾通過調控RNA剪切、轉運、翻譯來調控婦科腫瘤的發生和發展。m6A甲基化調控婦科腫瘤的發展過程具有“雙刃劍”的功能,其通過促進或者抑制癌基因的表達,影響婦科腫瘤的發展。因此,m6A甲基化可能是婦科腫瘤治療的新潛在靶標。通過分析m6A調節分子對目標基因RNA修飾的影響,了解腫瘤發生發展的機制,進而可提出個性化診療新思路。本文就m6A修飾在婦科惡性腫瘤中的作用機制及作用靶點進行如下綜述。

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(UTR)和內部長外顯子處[2-7]。研究發現m6A調控主要通過甲基轉移酶、去甲基酶和甲基化結合蛋白發揮動態調控作用[8-9]。

1.1 m6A甲基轉移酶

m6A甲基轉移酶的主要作用是對RNA上的腺苷進行m6A甲基化修飾[10]。m6A甲基轉移酶包括甲基轉移酶樣蛋白(METTL)3、METTL14、WT1相關蛋白(WTAP)等[6-7,11]。METTL3催化m6A修飾[12]。METTL14協助與METTL3在細胞核內以1∶1的比例結合,形成穩定的復合體[6]。WTAP通過招募METTL3、METTL14進入細胞核而增強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甲基轉移酶對m6A修飾一起進行調節,使m6A甲基化修飾水平保持動態平衡。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-酮戊二酸和二價鐵對m6A修飾的堿基進行去甲基化反應[15-16]。最新發現肥胖相關蛋白(FTO)與ALKBH5基因沉默與高表達均可導致m6A甲基化改變[11]。同時,ALKBH5對mRNA加工因子的組裝、mRNA輸出和RNA代謝有調控作用[11]。

1.3 m6A甲基化結合蛋白

m6A甲基化結合蛋白參與不同的RNA代謝過程并影響RNA產生不同的行為,不同的甲基化結合蛋白介導不同的下游作用。m6A甲基化結合蛋白包括YTHDF1-3、YTHDC1-2、IGF2BPs、hnRNPA2B1、eIF3等[17-19];YTHDF2識別和降解m6A甲基化修飾的mRNA[20]。YTHDF1識別m6A修飾,和eIF3、eIF4A3協同調控mRNA的翻譯[21]。YTHDF3與YTHDF2、YTHDF1共同作用,促進靶基因的翻譯[21]。YTHDC1調節mRNA剪切[22]。YTHDC2影響mRNA翻譯效率[23]。IGF2BPs增強mRNA的穩定性、翻譯率和豐度[23]。hnRNPA2B1參與miRNA的剪切過程[24]。eIF3是43S翻譯起始前復合物的組成部分,通過與mRNA 5-UTR中m6A位點的相互作用來調控蛋白質的翻譯[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,發生主要與人乳頭瘤病毒感染、免疫抑制等因素相關。目前研究已證實,m6A參與細胞的增殖、分化、免疫抑制等方面,與宮頸癌的發展有密切關系。因此闡明m6A與宮頸癌發生的相關分子機制,將為其治療提供新的潛在靶點。

1)甲基轉移酶與宮頸癌。m6A甲基轉移酶參與宮頸癌的細胞增殖、轉移。LIU等[26]研究發現,METTL3高表達參與了宮頸癌的發生發展。METTL3過表達,增強了IGF2BP2與CTSL mRNA的相互作用,促進了腫瘤轉移。METTL3還可通過調節非編碼RNA發揮促進腫瘤轉移作用。METTL3增強circ0000069穩定性,抑制miR-4426,促進宮頸癌發展和細胞轉移[27]。METTL3可參與上皮-間質轉化(EMT),促進宮頸癌的發展[28]。綜上可知METTL3可通過調節不同靶點在宮頸癌中發揮促癌作用,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。目前關于m6A去甲基酶通過調控非編碼RNA來促進宮頸癌發展的研究得到越來越多的證實。WANG等[29]研究證實了FTO可以增強lncRNA HOXC13-AS的穩定性,使得FZD6表達上調、激活Wnt/β-catenin,促進宮頸癌發展、細胞侵襲和EMT。未來可能通過抑制去甲基酶的相關靶點,干預宮頸癌的進展。

3)結合蛋白與宮頸癌。m6A結合蛋白同樣可通過相關通路、靶點作用于宮頸癌。研究發現,YTHDF1通過對RANBP2表達的調節在宮頸癌中起促進作用[30]。同時研究發現,IGF2BP2或YTHDF1可協同METTL3作用于宮頸癌,METTL3過表達通過YTHDF1調控的m6A甲基化,增強己糖激酶2(HK2)的穩定性,促進宮頸癌的Warburg效應,發揮致癌作用[31]。IGF2BP2不僅與其他結合蛋白協同發揮致癌作用,還可單獨作用于宮頸癌細胞,ZHANG等[32]報道IGF2BP3可與KCNMB2-AS1結合發揮致癌作用。研究發現去甲基酶還可在非編碼RNA中發揮作用,FOXM1是一種致癌基因[33]。JI等[34]研究發現IGF2BP2和CircARHGAP12相互作用,增強FOXM1 mRNA的穩定性,在宮頸癌中發揮促進作用。綜上可知,當前的研究證實了m6A甲基化修飾對宮頸癌的發生發展起著重要的作用。

2.2 卵巢癌

在卵巢癌中,m6A修飾是一種新發現的調控方式。目前尚未明確卵巢癌的病因,但是可以確定其發生與基因突變相關。卵巢癌早期無癥狀,發現晚,病死率高,預后差[35]。最新研究證實m6A甲基化修飾與卵巢癌密切相關。

1)甲基轉移酶與卵巢癌。甲基轉移酶與卵巢癌相關。研究證實METTL3在卵巢癌中過表達,且與腫瘤組織學分級、FIGO分期和總生存率較差相關[36]。多項研究證實甲基轉移酶可通過作用于非編碼RNA在卵巢癌中發揮作用。METTL3在卵巢癌中調控microRNA-126-5p,靶向PTEN,激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物西羅莫司靶蛋白通路促進卵巢癌進展[37];METTL3還可上調酪氨酸激酶AXL受體,誘導EMT,促進卵巢癌細胞增殖轉移[37]。WTAP的高表達也與卵巢癌的發生、轉移相關,WTAP調節microRNA-200和HK2的表達,促進卵巢癌進展[38];METTL14下調穩定肌鈣蛋白相關蛋白mRNA表達,促進卵巢癌細胞的增殖轉移[39]。以上研究均證實甲基轉移酶可通過相關通路、靶點影響卵巢癌的發生、發展,未來可能通過改變甲基轉移酶的表達,達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制更為復雜,目前FTO在卵巢癌中的作用有相悖的觀點,可能表明FTO在不同組織類型的卵巢癌中發揮的作用不同,在卵巢癌的疾病進程中可能有雙向調節作用。ZHAO等[40]研究發現FTO過表達對卵巢癌的發展具有促進作用。但是HUANG等[41]研究表明,FTO在卵巢癌組織中低表達,可增強卵巢癌細胞增殖能力,FTO過表達可通過cAMP信號轉導抑制卵巢癌的發展?，F有研究還發現ALKBH5與卵巢癌相關,ALKBH5在卵巢癌中過表達,通過調控EGFR-PIK3CA-AKT-mTOR通路,增強Bcl-2 mRNA穩定性,經增強Bcl-2與Beclin1的結合可發揮抑癌效應[42-43]。目前有研究還證實了,ALKBH3過表達通過增加CSF-1 mRNA表達來促進卵巢癌的進展[44]。這些結果都將為進一步研究m6A修飾與卵巢癌的相關性奠定基礎。

3)結合蛋白與卵巢癌。LIU等[45]研究發現m6A結合蛋白YTHDF1在卵巢癌中高表達,YTHDF1上調EIF3C mRNA表達,促進了卵巢癌細胞的侵襲。結合蛋白不僅可單個靶點作用于卵巢癌,也可通過多種靶點的全局效應發揮作用,卵巢癌中YTHDF2高表達,YTHDF2與miR-145通過m6A修飾形成負反饋通路調控卵巢癌進展[46]。抑癌基因FBW7與YTHDF2相互作用并降解,增強m6A修飾的mRNA穩定性,抑制卵巢癌細胞的存活和增殖[47]。

IGF2BP1在卵巢癌中可通過調控編碼和非編碼RNA發揮作用。SRC激酶是癌癥相關EMT的關鍵驅動因素,卵巢癌中IGF2BP1高表達,通過IGF2BP1-SRC/ERK2軸促進上皮間質轉化和癌細胞發展[48];WANG和CHEN[49]還發現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抑制卵巢癌細胞的發展和轉移。在非編碼RNA中,IGF2BP2通過microRNA-3187-3p/ERBB4/PI3K/AKT軸增強circ-0000745的豐度,促進卵巢癌細胞的侵襲性和干性[50];circPBX3與IGF2BP2相互作用穩定ATP7A mRNA表達,促進卵巢癌發展[51]。目前研究可知RNA結合蛋白通過不同通路、靶點參與卵巢癌的發生發展,目前盡管已經取得了一些進展,但針對m6A治療卵巢癌的具體分子機制仍需要進一步深入研究,以期未來通過相關靶點為卵巢癌提供新的治療方向。

2.3 子宮內膜癌

子宮內膜癌是一種由子宮內膜上皮細胞分化形成的惡性病變,多見于圍絕經期及停經后婦女。目前研究表明雌激素是子宮內膜癌細胞增殖的關鍵因素[52]。雌激素調控m6A甲基化在子宮內膜癌中的表達,從而對子宮內膜癌的發生起到促進作用。

1)甲基轉移酶與子宮內膜癌。m6A的甲基化修飾與子宮內膜癌的發生發展有關。在子宮內膜癌中,METTL14突變或METTL3低表達降低了癌細胞的m6A mRNA水平,m6A甲基化修飾通過調控AKT信號通路相關蛋白的表達促進子宮內膜癌細胞的生長[53]。因此,在治療子宮內膜癌時,可考慮通過作用METTL14和METTL3來調控m6A mRNA水平,抑制AKT信號通路活性和子宮內膜癌細胞的生長。WTAP在內膜癌中高表達,促進內膜癌細胞增殖轉移[54]。WTAP高表達提高CAV-1 mRNA 3-UTR的m6A修飾,下調CAV-1表達,激活子宮內膜癌中NF-κB通路,促進內膜癌的發展[54]。

2)去甲基酶與子宮內膜癌。在子宮內膜癌中FTO高表達[55]。ZHANG等[56]研究發現,雌激素誘導FTO高表達,其機制是通過mTOR途徑介導FTO聚集,促進癌細胞生長;通過高雌水平誘導PI3K/AKT和MAPK信號通路,增強FTO表達,促進子宮內膜癌細胞的生長和轉移。FTO不僅可通過單個靶點發揮作用,還可協同其他結合蛋白發揮作用。FTO可去除HOXB13 mRNA中m6A修飾,去除YTHDF2對HOXB13的降解,上調HOXB13蛋白的表達,激活WNT通路,促進子宮內膜癌細胞轉移[57]。ALKBH5是一種新的癌癥治療靶點。胰島素樣生長因子1受體(IGF1R)和IGF2基因的高表達與子宮內膜癌有關,ALKBH5過表達,促進IGF1R上調,激活IGF信號通路,促進子宮內膜癌細胞發展[58-59]。CHEN等[60]指出,ALKBH5降低m6A水平,促進腫瘤干性基因SOX2轉錄,維持子宮內膜癌干細胞特性,促使子宮內膜癌發展。

3)結合蛋白與子宮內膜癌。IGF2BP1在子宮內膜癌中過表達[61]。IGF2BP1可提高致癌基因PEG10的表達,促進子宮內膜癌的發展[62-63]。IGF2BP1高表達,與Sox2 3'-UTR的m6A位點結合,阻止Sox2的降解,促進子宮內膜癌的發展[64]。YTHDF2在子宮內膜癌中也發揮促癌作用,其結合致癌胰島素樣生長因子信號通路的關鍵介質IRS1的甲基化位點,降解IRS1 mRNA,抑制IRS1/AKT信號通路,抑制子宮內膜癌的發展[65-67]。YTHDF2還可通過調節長鏈非編碼RNA(LncRNA)FENDRR調控子宮內膜癌的發展;YTHDF2通過調控抑癌基因LncRNA FENDRR降解,增強SOX4的表達,促進子宮內膜癌進展[68]。這些發現均提示YTHDF2可能是一種致癌基因。以上研究證明m6A參與子宮內膜癌的發展,未來可通過這些機制、通路為子宮內膜癌治療提供新的方案。

3 小結和展望

m6A甲基化修飾通過調節編碼RNA和非編碼RNA等多種RNA,通過作用相關通路、靶點,上調或下調腫瘤組織、細胞的表達,促進或者抑制婦科惡性腫瘤的發展。隨著未來對m6A修飾研究的更加深入,將會為臨床婦科惡性腫瘤的早期診斷和尋找新的治療靶點提供參考依據。因此,未來其具體的分子機制仍需進一步探索,從而尋找更明確的分子靶標,以期研發出新的靶向藥物,早日應用于臨床。