METTL3及其在肿瘤中作用的研究进展

甲基转移酶3 (methyltransferase-like 3, METTL3)是m~6A甲基转移酶复合体中的关键蛋白,能够催化RNA上的腺嘌呤(A)第6位氮原子发生甲基化。METTL3介导的m~6A修饰与RNA的剪接、出核、降解和翻译都有着密切联系,并且在肿瘤的发生发展中起着重要作用。该文主要介绍了METTL3的结构,以及其对mRNA翻译的调控,与非编码RNA的相互作用等多种生物学功能在肿瘤发生发展中作用,旨在为基础及临床医学中对m~6A修饰的研究提供新的研究思路和治疗靶点。     

基于circRNA的m6A修饰对肿瘤及免疫的调控作用

环状RNA(circular RNA,circRNA)是一类由反向剪切形成的单链共价闭合RNA分子，可通过吸附微RNA(microRNA,miRNA),结合RNA结合蛋白(RNA-binding protein, RBP),以及调控基因表达调控多种生命活动。此外，circRNA还能进行翻译活动，并被认为是一种有前景的生物标志物。N⁶-甲基腺嘌呤(N⁶-methyladenosine, m⁶A)为真核生物中广泛存在且最为常见的RNA修饰方式，通过m⁶A甲基转移酶(writers)、m⁶A去甲基化酶(erasers)和m⁶A识别蛋白(readers)3类调控因子发挥功能。近期的研究发现，m⁶A除了能在mRNA中发挥的作用外，对circRNA也具有调控作用。m⁶A修饰可调控circRNA的表达、稳定性、胞质转移、翻译及逃避非特异性免疫，已经被报道可以在直结肠癌、肝癌、非小细胞肺癌、宫颈癌、乳腺癌、骨肉瘤、下咽鳞状细胞癌...     

m6A甲基转移酶家族Fiona/METT-10/METTL16的功能

RNA碱基上的化学修饰在其功能的精准调节中发挥关键作用,其中m⁶A是自然界中最普遍的RNA修饰之一,且该修饰在调控RNA稳定性、pre-mRNA剪接、翻译等方面具有重要功能。在真核生物中,m⁶A修饰主要由两种甲基转移酶完成,其在哺乳动物中分别命名为METTL3和METTL16。与METTL3相似,METTL16的底物多种多样,包括pre-mRNA、rRNA、snRNA和lncRNA等,因此似乎难以用一种分子机理解释METTL16对不同RNA底物进行m⁶A修饰的功能。此外,METTL16还在翻译调控中发挥重要作用,但此过程不依赖其甲基转移酶活性,这进一步增加了高度保守的METTL16的功能复杂性。本综述总结了METTL16及其同源蛋白质的结构域、甲基化底物以及它们的潜在功能,着重阐述了在不同物种中关于METTL16研究结果的矛盾之处,并推测METTL16调控S-腺苷基甲硫氨酸(SAM)代谢的功能是趋同进化的一个潜在案例。     

m6A甲基转移酶METTL3在胚胎发育中的作用研究进展

胚胎发育调控机制是一个非常重要的生物学基础问题，而其中的表观遗传学机制成为最近的研究热点。研究发现，甲基转移酶样3 (methyltransferase-like 3,METTL3)催化产生的m⁶A修饰在卵母细胞成熟、母源-合子转化、胚胎干细胞命运调控以及血管生成等胚胎发育过程中发挥重要作用。同时，靶向METTL3的化合物也不断被发现与合成，有望应用于m⁶A相关疾病的靶向治疗。本文就METTL3的结构、催化机制、调控机制、在RNA代谢和胚胎发育中的作用以及METTL3靶向化合物进行介绍。     

甲基转移酶METTL16的功能及其在肿瘤中的作用

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)修饰是一种RNA腺苷(A)上的甲基化修饰,也是在真核生物mRNA中最丰富的表观遗传修饰之一。甲基转移酶样蛋白16(methyltransferase-like proteins 16,METTL16)作为一种新发现的m6A修饰酶,可通过催化RNA发生甲基化,调控前体RNA剪接、mRNA稳定性和翻译过程,影响肿瘤的发生、发展。异常表达的METTL16对多种肿瘤的发生、进展有重要影响,包括结直肠癌、胃癌、肝癌、胰腺癌等。本文将系统性综述METTL16的结构及生物学功能,并总结其在常见恶性肿瘤中的研究进展,旨在为METTL16在肿瘤诊断和治疗中的功能研究提供新的思路。     

m6A修饰在植物生长发育和抗逆境胁迫中的功能

真核生物mRNA存在多种甲基化修饰,其中N⁶-腺苷酸甲基化(N⁶-methyladenosine, m⁶A)修饰是最为常见的一种动态内部修饰。m⁶A是指RNA腺嘌呤的第6位氮原子上发生甲基化修饰,它能够动态的被甲基转移酶添加,被去甲基化酶去除,以及被甲基化阅读蛋白识别。近年来,植物m⁶A修饰相关的酶被陆续鉴定,研究发现m⁶A修饰调控植物胚胎发育、茎尖分生组织分化、开花等生长发育过程,在植物抗逆境胁迫响应中也具有重要调控作用。本文就m⁶A修饰相关酶的组成及其在植物生长发育和植物抗逆境胁迫过程中的功能相关研究进展进行综述,并对甘蓝型油菜中m⁶A修饰相关的酶进行了生物信息学分析。     

m6A修饰与植物RNA病毒侵染

N⁶-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine, m⁶A)是真核生物m RNA中丰度最高的RNA转录后化学修饰. RNA的m⁶A修饰主要由甲基化转移酶(writers)、去甲基化酶(erasers)以及阅读蛋白(reader proteins)共同调控.近年的研究表明, m⁶A修饰在植物病毒侵染中发挥了重要作用,相关调控机制成为植物病毒领域的研究热点.本文概述了植物RNA m⁶A修饰相关蛋白的基本组成和m⁶A修饰的检测技术,重点阐述了m⁶A修饰在植物与RNA病毒互作中的作用,并提出了今后植物RNA病毒m⁶A修饰功能研究的方向.     

甲基转移酶METTL3与疾病关系

N~6-甲基腺嘌呤(N~6-methyladenosine),即m~6A修饰,普遍存在于各种真核生物中,是真核细胞RNA中最常见的甲基化修饰,占所有RNA甲基化修饰的80%以上。METTL3作为m~6A甲基转移酶复合体的核心催化亚基,可以修饰多种承担重要功能分子的转录本,并由此参与细胞的分化、增殖和发育等重要生命过程。近年有大量研究发现,METTL3与多种疾病的发生、发展密切相关,如肿瘤、神经系统疾病、心血管疾病等。本文重点介绍了METTL3与这些疾病发生、发展关系的研究进展。     

编委推荐

Developmental Cell|m⁶A去甲基化酶在胚胎发育和组织稳态中的生理意义N⁶-甲基腺苷(m⁶A)是最普遍的mRNA 修饰之一,m⁶A 修饰的动态变化由甲基转移酶(Writer)、去甲基化酶(Eraser)和阅读蛋白(Reader)等蛋白复合物共同调控。FTO 是主要的m⁶A 去甲基化酶之一,最初被认为可能与纤毛病和肥胖症有关联,然而其生理意义及潜在的作用机制仍然是一个悬而未决的问题。     

动态RNA甲基化修饰及其调控机制研究进展

RNA可以被100余种化学修饰所修饰。这些化学修饰以甲基化为主,广泛分布于各种类型的RNA中,如r RNA、t RNA、sn RNA、sno RNA和m RNA等,其中针对m RNA内部修饰丰度最高的6-甲基腺嘌呤(m~6A)的研究最为深入。m~6A修饰酶(甲基转移酶METTL3/METTL14/WTAP和去甲基化酶ALKBH5与FTO)和结合蛋白YTHDF2、YTHDF1与YTHDC1的发现,证明了RNA甲基化修饰同DNA甲基化修饰一样是动态可逆的,从而将RNA甲基化修饰由微调控机制提升到表观转录组新层次。而候选m~5C修饰甲基转移酶NSUN家族蛋白和去甲基化酶TET蛋白的初步鉴定,丰富了RNA甲基化修饰表观转录组研究内涵。RNA甲基化介导的表观转录组学调控和作用已成为RNA生物学新研究领域。现重点回顾和展望RNA的m~6A和m~5C甲基化修饰特征及其潜在生物学功能。     

RNA表观遗传修饰:N~6-甲基腺嘌呤

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物信使RNA(Messenger RNA,m RNA)上含量最多的化学修饰之一。类似于DNA和组蛋白化学修饰,m6A修饰也同样是动态可逆的,可在时间和空间上被甲基转移酶和去甲基酶调控。哺乳动物体内m6A甲基转移酶复合物中有一部分成分已被解析,主要有METTL3(Methyltransferase-like protein 3)、METTL14(Methyltransferase-like protein 14)和WTAP(Wilms tumor 1-associating protein)。m6A去甲基酶肥胖蛋白FTO(Fat mass and obesity associated protein)和ALKBH5(Alk B homolog 5)依赖α-酮戊二酸(α-Ketoglutaric acid,α-KG)和Fe(Ⅱ)对m6A进行氧化去甲基化反应。m6A在生物体内由m6A结合蛋白识别,并介导其行使功能。目前发现的m6A结合蛋白有YTH结构域蛋白YTHDF1(YTH domain-containing family protein 1)、YTHDF2(YTH domain-containing family protein 2)、YTHDC1(YTH domain-containing protein1)和核内HNRNPA2B1(Heterogeneous nuclear ribonucleoproteins A2B1)。本文综述了m6A的分布和相关蛋白介导的m6A功能研究,以期全面理解m6A这一RNA表观遗传新修饰在生命进程中的重要调控作用。     

m6A修饰对神经干细胞分化的影响

神经干细胞是中枢神经系统中具有自我更新能力并且能够分化产生成熟脑细胞的多潜能细胞，移植神经干细胞治疗神经退行性疾病是一项新兴趋势，已被证实可恢复疾病动物的神经功能。N⁶-甲基腺苷(N⁶-methyladenosine,m⁶A)发生在RNA分子腺苷酸第六位氮原子上，m⁶A甲基转移酶(Writers)和去甲基化酶(Erasers)能够可逆性调控RNA分子的m⁶A甲基化水平，而m⁶A甲基化结合蛋白(Readers)则可以识别RNA上的m⁶A修饰，影响RNA的降解、稳定性和翻译等生物学过程。研究表明，m⁶A修饰在神经系统中含量丰富，并且随着年龄的增长、疾病的进展，其水平发生改变。m⁶A相关酶表达的差异可引起m⁶A修饰水平的改变。一些神经相关因子受到m⁶A修饰的调控，在不改变碱基序列的条件下影响着神经干细胞的分化和神经系统功能的发挥。现将m⁶     

m6A修饰调控细胞自噬参与雄性生殖疾病研究进展

N⁶-甲基腺苷(N⁶-methyladenosine, m⁶A)修饰是在腺苷核苷酸N⁶位置上发生的甲基化,在多种RNA代谢过程如m RNA剪接、翻译、运输、降解中发挥关键作用,进而对各种生命过程产生广泛影响。细胞自噬是真核细胞在自噬相关基因的调控下通过溶酶体对自身细胞质蛋白质和受损细胞器进行降解的过程。本文总结了m⁶A修饰调控细胞自噬在雄性生殖疾病发生发展过程中的研究进展,旨在为今后m⁶A修饰调节自噬水平在雄性生殖中的调控机理研究提供参考资料,为雄性生殖疾病的治疗策略提供新方向。     

m^6 A RNA甲基化修饰异常在肿瘤中的作用

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物信使RNA(messenger RNA,mRNA)含量最多的化学修饰之一。m6A修饰主要由m6A甲基转移酶(methyltransferase)催化,m6A去甲基酶(demethylase)去除,并由m6A结合蛋白(binding protein)识别。它广泛参与调控mRNA剪接、加工、翻译和降解等生命周期的各个阶段,且与肥胖和肿瘤等多种疾病及异常的生理功能相关。近年的研究发现,肿瘤中m6A相关蛋白质(METTL3/14、WTAP、FTO、ALKBH5、YTHDFs)的异常表达,引发m6A甲基化的失调,调控致癌基因和抑癌基因的表达参与肿瘤的发生与发展,并与患者预后不良密切相关。随着RNA免疫沉淀测序技术与高通量测序技术和液相色谱等检测技术的快速发展,有关m6A在肿瘤发生发展中的作用机制研究的进展迅猛,靶向m6A也成为肿瘤临床治疗的新方向。本文重点对m6A RNA甲基化相关因子在癌症发生发展中的作用及机制进行综述,总结m6A RNA甲基化检测技术的最新进展,梳理现有文献报道的脱甲基酶抑制剂大黄酸、甲氯芬那酸2(meclofenamic acid2,MA2)和右旋羟戊二酸(R-2-hydroxyglutarate,R-2HG)等在肿瘤靶向治疗中的运用,为以m6A RNA甲基化为切入点的肿瘤防治研究提供思路与理论参考。     

东方蜜蜂微孢子虫类甲基转移酶样蛋白5基因NcMettl5的克隆、分子特性与表达模式

N⁶-甲基腺苷(N⁶-methyladenosine,m⁶A)是真核生物中分布广泛、含量丰富且作用关键的一类RNA修饰。东方蜜蜂微孢子虫Nosemaceranae专性侵染成年蜜蜂导致微孢子病,给养蜂业造成很大损失。本研究对东方蜜蜂微孢子虫的甲基转移酶样蛋白5(Methyltransferase-likeprotein5,Mettl5)基因NcMettl5进行克隆,通过生物信息学预测NcMettl5蛋白的理化性质和分子特性,并通过RT-qPCR检测NcMettl5在东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂过程的相对表达量,以期丰富NcMettl5的信息,并为探究东方蜜蜂微孢子侵染中NcMettl5的功能及调控机制提供基础。结果表明,扩增出约600bp的目的片段,与GenBank数据库收录的预测出的NcMettl5序列一致;NcMettl5的分子量约为22.64kDa,分子式为C₁₀₃₉H₁₆₄₅N₂₆₉O_2...     

m6A mRNA modification potentiates Th17 functions to inflame autoimmunity

N⁶-methyladenosine (m⁶A),the most common and abundant epigenetic RNA modification,governs m RNA metabolism to determine cell differentiation,proliferation and response to stimulation.m⁶A methyltransferase METTL3 has been reported to control T cell homeostasis and sustain the suppressive function of regulatory T cells (Tregs).However,the role of m⁶A methyltransferase in other subtypes of T cells remains unknown.T helper cells 17 (Th17) play a pivotal ro...     

外源硫化氢对盐碱胁迫下裸燕麦叶片有机酸和激素含量的影响

为探讨外源硫化氢(H₂S)对盐碱胁迫下植物有机酸和激素水平的调控效应,以裸燕麦(Avena nuda)为材料,研究喷施50μmol·L^-1H₂S供体硫氢化钠(NaHS)溶液对3.00 g·kg^-1盐碱胁迫下叶片有机酸、激素含量和产量性状的影响。结果表明：盐碱胁迫显著提高了琥珀酸、丁烯二酸、苹果酸、葡萄糖醛酸和总有机酸含量,显著降低了焦谷氨酸、茉莉酸-异亮氨酸(JA-Ile)、反式-玉米素(tZ)和N⁶-(Δ²-异戊烯)腺嘌呤(iP)含量。喷施NaHS溶液显著提高盐碱胁迫下裸燕麦叶片中3-羟基-3-甲基谷氨酸、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素A₇(GA₇)、茉莉酸甲酯(MJA)、iP含量和IAA/ABA比值,显著降低葡萄糖醛酸、赤霉素A₃(GA₃)、赤霉素A₄(GA₄)、总赤霉素(GA_S)、1-氨基环丙烷羧酸(A...     

肥胖基因FTO作用底物是RNA中的6-甲基腺嘌呤

RNA在众多细胞工作机制中具有调控和信息分子双重功能的作用。因此,RNA修饰的研究是生物学的一个新兴领域。据最新的RNA修饰数据库RNAMDS中一共收集并记录了109种RNA的修饰形式,其中RNA甲基化修饰占80%,尤其是6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A),是发生在腺嘌呤A第六位N原子上的甲基化,也是真核生物RNA内部序列中最常见的一种转录后修饰形式。最新研究发现:肥胖基因FTO表达的相关蛋白可以脱掉6-甲基腺嘌呤上的甲基,而且研究表明,该甲基化过程是可逆的。激活或敲除6-甲基腺嘌呤甲基转移酶基因会引起生物体重要的表型变化,本文将通过体外模拟生理环境条件下的去甲化底物反应条件,共同孵育FTO野生型和FTO突变型的基因表达的蛋白酶分别与RNA甲基化底物作用的实验,再利用质谱与高效液的技术对多种甲基化形式予以进一步探索,来发现FTO表达蛋白对单链RNA上的6-甲基腺嘌呤具有去甲基化功能。同时,经过体内试验的验证,在FTO基因敲低细胞中m RNA中的6-甲基腺嘌呤水平升高;相反,在FTO基因过表达细胞中m RNA中的6-甲基腺嘌呤水平降低;而6-甲基腺嘌呤甲基化酶METTL3的表达均未受到影响。     

拟南芥m6A甲基化组的系统鉴定和功能分析

作为mRNA上最丰富的一种甲基化修饰,N⁶-甲基腺苷(N⁶-methyl-adenosine,m⁶A)广泛存在于酵母以及动植物中。然而多年来由于缺乏有效的技术手段,这些甲基化修饰发生在mRNA的什么位置,以及如何行使其生物学功能,却长时间没有定论。近年来,随着mRNA去甲基酶FTO和ALKBH5的发现,m⁶A被证明是一种动态可逆的甲基化修饰。人们意识到,mRNA上的m⁶A可能和多种生物学功能相关。最近,研究人员利用高通量测序的方法,系统鉴定出人和小鼠mRNA上m⁶A的修饰情况,揭示出这一修饰具有潜在的调控功能。随后,对YTH蛋白家族的研究表明,这类蛋白特异性的结合m⁶A位点,并介导mRNA的降解。     

METTL3通过上调ING5抑制非小细胞肺癌细胞增殖

目的:探讨METTL3在非小细胞肺癌中的表达及作用,并探讨其可能的机制。方法:通过慢病毒转染,在HCC827细胞中过表达和敲除METTL3,并通过免疫印迹验证METTL3蛋白表达。免疫印迹检测HCC827细胞中生长抑制物家族成5(Methyltransferase Like 3,甲基转移酶3)调控ING5(Inhibitor Of Growth Family Member 5,METTL3)。使用基因表达交互分析(Gene Expression Profiling Interactive Analysis,GEPIA)探究了METTL3和ING5在非小细胞肺癌组织和正常组织中的表达相关性。用CCK-8法检测METTL3和ING5表达对非小细胞肺癌细胞增殖的影响。使用KM-plotter验证METTL3、ING5的表达与非小细胞肺癌的总生存期(OS)、进展后生存期(PPS)和无进展生存期(PFS)之间的相关性。结果:免疫印迹结果显示,在HCC827细胞中METTL3过表达上调了ING5蛋白的表达,而METTL3表达下调了ING5蛋白的表达。GEPIA数据库分析显示METTL3在非小细胞肺癌中的表达明显低于正常组织(P<0.05)。CCK-8检测结果显示,与对照组相比METTL3缺失促进了HCC827细胞的增殖能力,而METTL3过表达显著抑制了HCC827细胞的增殖能力。此外,METTL3通过ING5调控非小细胞肺癌细胞的增殖能力。KM-plotter分析显示METTL3、ING5 m RNA的表达与非小细胞肺癌患者的生存有较好的预后关系。结论:METTL3在非小细胞肺癌低表达,并通过调控ING5的表达在非小细胞肺癌的发生进展中发挥重要地抑癌基因作用。