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。     

RNA的m6A修饰与心血管疾病

N~6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m~6A)是存在于多种RNA中的化学修饰方式,最常见于mRNA。RNA的m~6A含量和效应受到甲基转移酶(Writers)、去甲基酶(Erasers)和甲基化阅读蛋白(Readers)的动态调控。与DNA甲基化修饰和组蛋白修饰相似,它们都参与了多种生物学过程,并与多种疾病的发生发展相关。本文先简要综述m~6A修饰的动态过程及生物学功能,然后重点介绍m~6A修饰与心血管疾病关系的研究进展。     

RNA m~6A甲基化修饰对生物学功能调控作用的研究进展

目前发现的RNA表观遗传修饰存在多种方式,如N~6-甲基腺嘌呤(N~6-methyladenosine, m~6A)、N~1-甲基腺嘌呤(N1-methyladenosine, m~1A)、5-甲基胞嘧啶(5-methylcytidine, m5C)和假尿嘧啶核苷(pseudouridine,PD)等。m~6A是最常见的一种修饰,它是由甲基转移酶和去甲基化酶以及结合蛋白所催化的一种动态可逆的修饰方式,具有重要的调控功能,参与多种细胞进程和疾病的病理过程。最近5年,随着RNA检测技术的发展,m~6A修饰的生物学功能探索已成为RNA领域的前沿热点,该文拟对m~6A甲基化修饰的相关蛋白、生物学功能等方面进行简要概述。     

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。     

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。     

METTL3对猪干细胞多能基因表达的调控作用

m~6A是真核生物m RNA中重要的转录后修饰,METTL3作为m~6A甲基转移酶复合物中的重要组分,在细胞重编程、胚胎干细胞和诱导多能干细胞的干性维持、胚胎发育等过程中发挥重要作用。为了揭示猪METTL3的表达模式,对不同物种METTL3蛋白序列进行了比对,用RT-PCR检测了METTL3基因在不同猪组织和细胞中的表达情况,并确认了METTL3的细胞核定位。为了研究METTL3对猪干细胞多能基因表达的调控作用,克隆了猪METTL3编码区序列,设计了METTL3干扰片段,并构建了相应的过表达和沉默载体。发现干扰METTL3的表达后,猪多能干细胞出现类似na?ve状态的细胞克隆,NANOG、OCT4和LIN28A表达水平显著升高。在猪多能干细胞培养基中添加m~6A甲基化抑制剂环亮氨酸培养细胞48 h后,试验结果与干扰METTL3表达的结果一致。本研究为优化猪多能干细胞的培养体系提供了新的方向和依据。     

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。     

RNA m~6A甲基化修饰概述

RNA上存在多种修饰形式,如6-甲基腺嘌呤(m~6A)、5-甲基胞嘧啶(m5C)、1-甲基腺嘌呤(m1A)和假尿嘧啶等。m~6A是真核生物m RNA中丰度最高的甲基化修饰形式,也是目前研究最为透彻的一种RNA修饰类型。随着m~6A修饰检测和测序技术的发展以及单碱基分辨率等新兴技术的兴起,多种m~6A修饰相关的调控蛋白被鉴定,其调控的生物学功能也得到了更深入的解析。该文主要介绍了m~6A甲基化修饰的调控蛋白、分布特征及规律、检测技术、生物学功能及其与肿瘤的关联,并对目前该研究领域面临的主要机遇与挑战进行了讨论。     

mRNA表观修饰方式及m6A功能研究进展

mRNA上能发生100多种化学修饰,其中N~6-腺嘌呤(m~6A)是mRNA修饰中最广泛的表观修饰方式之一。在细胞分化、胚胎发育和应激等生物学过程中,特定的mRNA会发生包括N~1-腺嘌呤甲基化、N~5-胞嘧啶甲基化、假尿嘧啶以及N`6-腺嘌呤甲基化等修饰,它们共同形成了mRNA转录后调控的表观修饰转录组,实现对mRNA翻译成蛋白质过程的精确时空调控,特别是m~6A修饰能通过调控mRNA的代谢和翻译等进而调控细胞的一系列生物学过程。文中主要综述mRNA的表观修饰类型和特点,特别是m~6A修饰参与调控mRNA和细胞生物学功能的最新研究进展,并展望了将来m~6A表观修饰的研究重点和方向。     

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。     

METTL3调控肿瘤侵袭转移的分子机制研究进展

甲基转移酶样3(methyltransferase-like 3, METTL3)是N⁶-甲基腺嘌呤(N⁶-methyladenosine, m⁶A)甲基转移酶复合体的核心催化亚基,能够催化RNA上的腺嘌呤第6位氮原子发生甲基化。已有研究显示METTL3在多种癌症中异常表达,与肿瘤增殖、侵袭、迁移、凋亡、细胞周期等密切相关。本文对近几年来METTL3调控肿瘤侵袭转移的研究进展进行综述,系统分析METTL3调控肿瘤侵袭转移的分子机制,为肿瘤的治疗提供新的思路和方案。     

RNA甲基化修饰与病理效应

RNA甲基化修饰是表观转录组学重要的研究内容。在已经发现的超过100种不同的RNA化学修饰中,6-甲基腺嘌呤(m~6A)是m RNA上最丰富的内部修饰。RNA甲基化修饰受到甲基转移酶、去甲基化酶以及m~6A识别蛋白质的动态调控,与基因表达调控密切相关。RNA甲基化修饰失调可导致RNA功能紊乱,甚至一系列病理效应。现主要介绍几种较为常见的RNA甲基化修饰,并对其与病理效应的相关性进行归纳总结。     

m~6A修饰及其对病毒复制过程调控研究进展

N6-甲基腺嘌呤(N~6-methyladenosine, m~6A)修饰是一种在真核生物中普遍存在的RNA修饰方式,在mRNA转运、稳定、翻译等过程中具有重要作用。m~6A修饰在病毒复制周期中扮演不同的角色,病毒的复制和宿主对病毒的免疫反应都受到m~6A甲基化的影响。本文总结了近年来关于m6A修饰方面的分子作用机制及其对病毒复制以及宿主免疫反应的影响相关研究,以期为病毒生命周期中的表观遗传调控研究提供一定的参考。     

N6-甲基腺苷修饰（m6A）在乳腺癌中的研究进展

乳腺癌是女性最常见的癌症之一,也是导致女性癌症死亡的最主要原因.尽管早期乳腺癌的治疗已经取得了极大进展,但晚期伴转移乳腺癌治疗效果较差,具有高复发率和高死亡率.因此,鉴定新的用于诊断和预测乳腺癌转移的分子标记、开发新的治疗策略成为迫切需要.近年来,mRNA的异常N~6-甲基腺苷修饰(N~6-methyladenosine,m~6A)对癌基因功能和表达水平的表观遗传学调控逐渐成为恶性乳腺癌研究的焦点.本文分析和总结了m~6A甲基化修饰及其调节蛋白参与调控乳腺癌发生发展的最新研究进展,以期为乳腺癌中m~6A甲基化修饰研究提供新的思路和参考,进一步为乳腺癌的诊断、治疗、预后及监测提供新的有效策略.     

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。     

非编码RNA和RNA修饰对细胞多能性与重编程的影响

非编码RNA是指不翻译成蛋白质,以RNA形式行使功能的生物分子。非编码RNA能够在转录与转录后水平调节基因表达,在表观遗传调控中扮演极其重要的角色。除了非编码RNA外,m RNA分子中腺嘌呤第6位氮原子上的甲基化修饰(N~6-methyladenosine,m~6A)也可以在转录后水平调控基因表达。越来越多的研究表明,非编码RNA和m~6A甲基化修饰在干细胞多能性和细胞命运的调控中发挥重要作用。现结合国内外同行的进展,对中国科学院干细胞与再生医学先导专项在非编码RNA和m~6A甲基化修饰对干细胞多能性与细胞重编程影响研究中的部分成果进行介绍。     

m~6A甲基化修饰对胶质母细胞瘤恶性进展影响的研究现状

胶质母细胞瘤是成人最常见、最具侵袭性的原发性脑肿瘤,该肿瘤进展快速,预后差。近年来,分子靶向治疗以其特异性和有效性成为胶质母细胞瘤治疗的研究热点,但对胶质母细胞瘤的分子异质性和发病机制尚不清楚。6-甲基腺嘌呤(m~6A)作为真核生物信使RNA(mRNA)中最丰富的内部修饰,参与了人类多种复杂疾病的发生发展过程,尤其在癌症的发生发展中具有重要作用。有研究结果表明m~6A甲基化调控胶质母细胞瘤干细胞的增殖并且当m~6A甲基化减少时可促进胶质母细胞瘤干细胞的恶性进展,但也有研究表明m~6A甲基化水平降低时可抑制胶质母细胞瘤干细胞的恶性进展。因此就目前研究现状看,m~6A的甲基化和去甲基化可能会影响胶质母细胞瘤恶性进展,也是胶质母细胞瘤目前仍存在争议且相关研究较少的一个方向。发现RNA中m~6A的关键功能可能会为胶质母细胞瘤的治疗提供新的思路。     

RNA修饰的生物学功能

上百种RNA修饰已经被发现,广泛分布于转运RNA(t RNA)、信使RNA(m RNA)、核糖体RNA(r RNA)及其他非编码RNA中。m RNA和t RNA上的一些RNA修饰被发现可逆动态调控且具有重要的生物学功能,如表观转录组修饰N~6-甲基腺嘌呤(m~6A)可以被甲基转移酶"写"、去甲基酶"擦除"及结合蛋白"读"。m~6A通过m~6A结合蛋白调控RNA加工代谢过程,从而传递m~6A对下游生理病理调控效应。该文拟从不同类型RNA出发,综述RNA修饰在m RNA、t RNA及其他RNA的代谢加工过程和相关功能中的调控作用,以及由此所影响的生理病理调控效应。     

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甲基化对老年神经退行性疾病的调控作用

衰老是机体对环境的生理和心理适应能力下降，最终导致死亡的自然过程，也是各种老年相关疾病发展的驱动因素，特别是神经退行性疾病。常见的老年神经退行性疾病包括阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease, AD)、帕金森病(Parkinson’s disease, PD)、肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)等。而以AD和PD为代表的老年神经退行性疾病是21世纪老龄化社会面临的最大健康问题之一。m⁶A甲基化在多种修饰酶的作用下调控基因转录和翻译，也是最常见的RNA修饰类型。m⁶A修饰酶表达异常引起m⁶A甲基化水平失调，从而引起RNA表达紊乱是m⁶A甲基化参与调控疾病发展的基本机制。近期研究表明，METTL3、FTO在阿尔兹海默病、帕金森病等疾病中发生显著变化，它们通过影响神经炎症、细胞周期、氧化应激等过程参与上述疾病的发生发展。本文以AD和PD为例探讨了m⁶A修饰对老年神经退行性疾病的调控作用，这将为抗衰老和治疗老年相关疾病...