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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

METTL3对皮肤鳞状细胞癌细胞的增殖和分化的影响研究

皮肤鳞状细胞癌来源于表皮干细胞的自我更新和分化的平衡失调。近来研究表明,甲基转移酶3(METTL3)介导的m6A修饰在多种癌症研究中成为前沿热点。然而, METTL3在皮肤鳞状细胞癌中的作用尚未报道。该研究目的在于了解METTL3在皮肤鳞状细胞癌发生中的作用。通过构建shRNA敲低皮肤鳞状细胞癌中METTL3,研究其对WTAP、METTL14以及m6A修饰水平的作用。此外,应用免疫组化、免疫印迹、qPCR以及裸鼠荷瘤实验,在体外和体内水平研究敲低METTL3对鳞状细胞癌增殖、分化和自我更新的影响。结果显示, METTL3在鳞状细胞癌细胞中表达上调。敲低METTL3能降低METTL14以及m6A修饰水平。敲低METTL3促进癌细胞的分化,并增加IKKα的表达;同时抑制癌细胞的增殖和自我更新,降低自我更新相关基因的表达。综上,该实验证明了METTL3在调节皮肤鳞状细胞癌细胞分化和自我更新中的关键作用。该研究也为皮肤鳞状细胞癌的治疗提供一个新的靶点。     

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。     

病毒基因组中m6A甲基化修饰调控机制及研究进展

腺苷酸N6甲基化作用(m~6 A)广泛存在于真核生物以及细菌和病毒的基因组中,在进化上具有高度保守性,并能影响RNA的结构、定位和功能。病毒m~6 A修饰发生在宿主细胞内的感染阶段,主要依赖于宿主细胞内的甲基转移酶和脱甲基酶系统的调节。m~6 A功能的实现一定程度上通过与读码器蛋白(YT521-B homology domain family,YTHDF)结合而发挥作用。在不同种类的病毒中,m~6 A修饰执行两种完全相反的调节功能。本文通过对目前关于病毒m~6 A修饰的研究进行总结,旨在为mRNA水平表观转录组学研究提供一定的参考。     

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。     

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。     

环状RNA的m6A修饰在肿瘤中的作用

环状RNA(circular RNA,circRNA)是一种具有新型环状结构的RNA分子,广泛存在于多种生物体中,具有结构稳定、进化保守、高度丰富和组织特异性等特征。同时,它可通过充当微小RNA(microRNA,miRNA)分子海绵、调控基因转录、结合蛋白质和参与蛋白质翻译等方式发挥生物学功能。且随着高通量测序技术和生物信息学的迅速发展,越来越多的circRNA被发现与肿瘤的发生有关。N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)修饰是真核生物最常见的一种RNA修饰,它是由m6A甲基转移酶、去甲基化酶和m6A识别蛋白质共同参与的动态可逆的调节过程,广泛参与RNA的核输出、剪接、稳定性、翻译和降解等过程的调控。m6A修饰在多种人类疾病中发挥关键作用,例如癌症和心血管疾病等。近年来,在一些circRNA中也发现了m6A修饰,并报道了其在宫颈癌、结直肠癌、肝细胞癌、非小细胞肺癌和胃低分化腺癌等多种恶性肿瘤发生发展中的作用。本文总结了RNA m6A修饰机制、m6A修饰对circRNA的调控作用,以及circRNA的m6A修饰在肿瘤中的作用,也讨论了m6A修饰的circRNA的潜在临床应用价值,以期为肿瘤的早期诊断、临床治疗和预后判断提供新的思路与途径。     

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。     

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。     

N6-甲基腺嘌呤修饰与环状RNA

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是发生在腺嘌呤第6位氮原子上的甲基化修饰,广泛存在于多种真核生物的RNA中。环状RNA(circular RNA,circRNA)是一类表达稳定的非编码RNA。该文分别从m6A影响circRNA的形成和翻译、降解、出核、先天免疫,通过下游分子影响circRNA的方面,以及circRNA竞争性结合三种m6A相关酶影响其他RNA的m6A修饰,海绵吸附微小RNA(microRNA,miRNA)靶向m6A相关酶,调控甲基转移酶的表达,结合去甲基化酶的mRNA促进其表达,增强去甲基化酶与mRNA的相互作用,结合并参与泛素化降解m6A结合蛋白的方面,及其他间接联系方面总结归纳了二者之间的作用机制,以期为研究m6A与circRNA相互影响的机制提供参考。