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调节人类骨骼变化的基因功能图谱发布 为理解人骨关节炎高发提供演化层面线索

2026-09-22来源:浏览:1次

导  读

RNA并非只是遗传信息从DNA流向蛋白质的被动“信使”,其自身也携带着复杂的化学修饰。其中,N6-甲基腺苷(m6A)是真核mRNA中最丰富的内源性修饰之一,由写入蛋白、去除蛋白和识别蛋白共同构成动态、可逆的调控系统,影响RNA的剪接、稳定性、转运和翻译。m6A稳态失衡与肿瘤增殖、转移、代谢重编程、免疫逃逸和治疗反应密切相关,但其作用并非简单的“越多越坏”或“越少越好”,而是取决于肿瘤类型、靶转录本和微环境。本文概述m6A的分子机制及其在肿瘤发展中的多维作用,并介绍单碱基检测、可编程编辑与靶向药物等前沿进展。

N6-甲基腺苷修饰:肿瘤表观转录调控中的关键作用与治疗潜在靶点

施 睿,谢 琦*

(西湖大学生命科学学院,杭州 310024)

      

    m6A主要出现在mRNA的DRACH共识序列,常富集于终止密码子附近和3′非翻译区,也存在于多种非编码RNA中。它不会改变RNA的碱基序列,却能改变RNA与蛋白质的相互作用,进而决定一条转录本何时被剪接、是否输出细胞核、翻译效率高低以及何时被降解。因此,m6A把基因表达调控从DNA和染色质层面延伸到RNA生命周期,成为连接细胞状态与蛋白质表达的重要枢纽。m6A的添加主要依赖METTL3-METTL14甲基转移酶复合体。METTL3负责催化,METTL14帮助识别底物并稳定复合体,WTAP则将复合体招募到细胞核内合适位置;METTL16和ZCCHC4等酶还负责特定RNA底物的修饰。FTO和ALKBH5作为“去除蛋白”,可擦除甲基标记,使m6A保持可逆性。真正把化学标记转化为生物学结果的是“识别蛋白”。YTHDF1通常促进翻译,YTHDF2促进mRNA降解,YTHDC1参与剪接与核输出;IGF2BP家族往往稳定靶mRNA并增强翻译,HNRNP家族则可感知m6A引起的RNA结构变化。写入、去除和识别三类因子的表达、定位或活性一旦失衡,就可能重塑整个表观转录组。

    肿瘤中的m6A异常常来自调控蛋白表达失衡,而不一定是核心酶本身发生高频突变。在部分急性髓系白血病中,异常增强的METTL3活性可提高MYC、BCL2等致癌转录本的翻译,阻滞细胞分化;在胃癌等实体瘤中,METTL3也可通过稳定MYC、CCND1等mRNA促进细胞周期推进。FTO或ALKBH5异常上调,则可能通过擦除特定位点的m6A,延长致癌转录本寿命或维持肿瘤干细胞特性。

   这种表观转录组重编程还能影响代谢、血管生成、侵袭和转移(图1)。不过,同一调控因子在不同肿瘤中可能呈现相反作用:关键不在于全局m6A总量,而在于哪些RNA、哪些位点、在什么细胞环境中发生了改变。ScreenShot_2026-09-22_100000_634.png




图1 m6A调控在肿瘤进展中的多维作用机制

    m6A同时调控肿瘤细胞和免疫细胞。METTL3或METTL14缺失可增强部分肿瘤模型的IFN-γ反应、抗原呈递和免疫细胞浸润,提高对PD-1抑制剂的敏感性;在树突状细胞、T细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞中,m6A又参与细胞激活、分化与稳态维持。这意味着简单地全局抑制某种核心酶,既可能增强抗肿瘤免疫,也可能损害正常免疫功能。

    值得注意的是,一些不改变氨基酸的同义突变会破坏DRACH序列,使抑癌基因转录本上的m6A位点消失。这类sm6A-DMs可削弱识别蛋白结合,降低mRNA稳定性并促进肿瘤发生(图2)。临床数据还显示,METTL3、FTO、ALKBH5、YTHDF2等因子的异常表达与多种肿瘤的不良预后相关,提示其具有患者分层和预后评估潜力。


图2 sm6A-DMs促进肿瘤发生的机制

    m6A检测技术正从抗体富集走向单碱基定量。经典MeRIP-seq适合绘制全转录组区域图谱,但分辨率约为100~200个核苷酸,且受抗体偏好影响。GLORI、CAM-seq等化学方法以及DART-seq、eTAM-seq等酶学方法,可把m6A特征转化为可读取的碱基变化;纳米孔直接RNA测序还能在单分子长读段上解析多位点共修饰。

   在功能验证方面,研究者将失去切割活性的Cas13与METTL3、ALKBH5或FTO融合,在向导RNA引导下对目标转录本进行定点“写入”或“擦除”。进一步结合向导RNA文库,FOCAS等平台可在全转录组范围筛选真正影响肿瘤适应度的功能位点,使研究从相关性图谱迈向因果验证。

    m6A调控蛋白正在成为候选药物靶点。METTL3抑制剂STM2457在急性髓系白血病的临床前研究中表现出抑制增殖、促进分化的作用;下一代抑制剂STC-15已进入早期临床试验,ZW2794等PROTAC分子则尝试直接降解METTL3-METTL14复合体。针对FTO的FB23、FB23-2及降解剂也处于开发阶段,读取蛋白同样被视为潜在干预入口。但m6A泛的正常生理过程,核心酶还可能作用于其他RNA底物。全身、长期改变总体修饰水平,容易带来脱靶效应和系统性毒性。目前亟需研究通过识别特定肿瘤依赖的调控轴,结合递送系统、患者生物标志物和免疫治疗,最终实现对致病转录本或单一功能位点的精准干预。

    m6A揭示了肿瘤基因表达调控中一个高度动态的RNA层面:同一标记可因靶点、细胞类型和疾病阶段不同而产生促癌或抑癌效应。单碱基检测、可编程编辑和功能筛选正在帮助研究者回答“哪个位点真正驱动疾病”,小分子抑制剂则推动该领域走向临床转化。未来的关键并非笼统升高或降低m6A,而是建立更精确的临床m6A相关标志物体系,在保留正常RNA调控的同时,精准切断肿瘤依赖的异常通路,并以严格临床研究验证长期疗效与安全性。
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