期刊：Oncogene

IF：7.971

 

摘 要

m6A是真核生物中最丰富的内源性mRNA修饰，在肿瘤发生中起着重要作用，然而，其内在机制仍不十分清楚。来自中山大学口腔医院的研究团队在今年5月份在线发表了m6A修饰与口腔鳞状细胞癌（OSCC）相关研究成果[1]。研究者建立了雷帕霉素（rapamycin）诱导自噬的细胞模型来筛选m6A修饰酶，发现m6A去甲基化酶FTO通过靶向编码eIF4G1（真核细胞翻译起始因子γ1）的基因，在OSCC的自噬和肿瘤发生中起关键作用。敲除OSCC细胞系中FTO的表达，会导致eIF4G1的下调，同时增强自噬潮（或称自噬通量）和抑制肿瘤发生。雷帕霉素还会抑制FTO活性，直接靶向eIF4G1转录本，以m6A依赖方式介导其表达。双荧光素酶报告和突变实验证实，YTHDF2靶向eIF4G1。最后，在FTO沉默后，YTHDF2捕获含有m6A的eIF4G1转录本，导致mRNA降解和eIF4G1蛋白表达水平下降，从而促进自噬、减少肿瘤发生。因此，雷帕霉素可能通过调节m6A水平，决定OSCC的自噬潮，从而影响癌细胞的生物学特性。这一发现拓宽了我们对肿瘤发生过程中自噬和RNA甲基化之间的相互作用的理解，对于OSCC治疗策略的制定至关重要。

 

关键研究技术

meRIP-seq、m6A修饰定量、基因半衰期检测等

研究思路

这篇文章的主要研究思路整理如下图：

图1. 本研究整体研究思路

初筛

在研究伊始，OSCC发生发展是否涉及RNA修饰仍是一个问号，于是研究者首先对这个问题做了一个初步的鉴定：
1.比较OSCC和癌旁组织的整体m6A水平；
2.检测多种m6A修饰相关的蛋白的表达水平，包括METTL3、METTL14、WTAP、FTO和ALKBH5。

小知识

老生常谈的Writers（甲基转移酶）、Erasers（去甲基酶）、Readers（m6A结合蛋白）[2]

研究者通过实验发现在自噬细胞模型中，FTO表达水平的减少最显著，于是以FTO为研究对象，通过沉默FTO以及自噬抑制剂处理，一系列实验验证（详见研究路线图），证明FTO对OSCC细胞的作用。

 

meRIP-seq挖掘靶基因

研究至此，meRIP-seq登场了：通过对雷帕霉素诱导的自噬OSCC细胞进行meRIP-seq及生信分析，GO和KEGG的分析结果显示涉及自噬相关的基因（图2d），研究者取了自噬相关基因和m6A调控基因的交集，有30个（图2e）。

图2.自噬OSCC细胞meRIP-seq结果（表观生物提供技术服务）

 

30个基因之中，包括了已有研究表明能够抑制自噬的eIF4G1基因。

图3. IGV峰图，显示自噬细胞的eIF4G1基因CDS和3’UTR区具有m6A峰

 

m6A修饰机制研究

于是接下来，就可以愉快地开展针对eIF4G1的基因功能研究了！

首先，可以进一步鉴定eIF4G1的m6A水平变化，这里可以采用m6A-qPCR技术，对特定的基因进行精确的m6A修饰水平定量。

然后，关于m6A修饰如何调控下游基因，有潜在的不同的机制，包括影响基因可变剪切、影响RNA稳定性、影响基因翻译效率等。

小知识

本研究猜测m6A可能在自噬的过程中诱发了eIF4G1的降解。YFHDF2就是和衰减相关的m6A reader，研究者沉默了YTHDF2，检测eIF4G1的半衰期，发现降解效率减缓了，即RNA的稳定性发生了变化。

小知识

不同的reader跟不同的m6A修饰功能相关[2]

 

后续研究者还进行了很完整的体内外实验来研究FTO、YTHDF2是如何调控eIF4G1，影响OSCC细胞发展的（具体可看研究思路图）。

图4. 雷帕霉素处理的OSCC细胞中的FTO和自噬的相互作用。FTO通过YTHDF2介导的m6A修饰，增强eIF4G1的稳定性。

 

总结

这篇文章的研究思路很经典，包括刚接触m6A修饰课题的时候从何入手进行初筛，如何寻找m6A修饰相关蛋白，怎样挖掘m6A修饰调控的靶基因，可以从哪些方面进一步揭示m6A修饰背后的调控机制。
表观生物具有完备的RNA甲基化修饰研究技术服务，比如meRIP-seq、SELECT-m6A修饰定量技术服务与试剂盒（预售中）、ONT Direct RNA全长转录组测序、SLAM-seq以及Ribo-seq等产品，欢迎咨询！

 

欢迎拨打电话400-775-0875或
识别二维码咨询微信客服！

 

参考文献：

[1] Wang F, Liao Y, Zhang M, et al. N6-methyladenosine demethyltransferase FTO-mediated autophagy in malignant development of oral squamous cell carcinoma. Oncogene 2021 Jun;40(22).

[2] Nombela P,  Miguel-López B,  Blanco S. The role of mA, mC and Ψ RNA modifications in cancer: Novel therapeutic opportunities. ：Mol Cancer 2021 01 18;20(1).