m6A修饰与妇科恶性肿瘤相关性的研究进展

张海花,雷 燕,刘 宇,唐 松,王 露,姚冬梅

研究统计,子宫颈癌、子宫内膜癌、卵巢癌是目前发病率较高的3种妇科恶性肿瘤[1]。大多数的妇科恶性肿瘤早期无明显症状体征,确诊时常已处于晚期,预后不佳。目前,临床常采用手术联合放化疗的综合治疗模式治疗妇科恶性肿瘤,但是放化疗不良反应多且明显,对患者生活质量影响很大。因此,在临床治疗中寻找新的药物作用靶点是非常有待解决的问题。N6-甲基腺苷(m6A)修饰是由腺嘌呤(A)6-N位甲基化而形成的一种RNA修饰[2-3]。m6A修饰通过调控RNA剪切、转运、翻译来调控妇科肿瘤的发生和发展。m6A甲基化调控妇科肿瘤的发展过程具有“双刃剑”的功能,其通过促进或者抑制癌基因的表达,影响妇科肿瘤的发展。因此,m6A甲基化可能是妇科肿瘤治疗的新潜在靶标。通过分析m6A调节分子对目标基因RNA修饰的影响,了解肿瘤发生发展的机制,进而可提出个性化诊疗新思路。本文就m6A修饰在妇科恶性肿瘤中的作用机制及作用靶点进行如下综述。

1 m6A

m6A甲基化修饰是最为常见的真核mRNA的甲基化修饰。m6A甲基化位点主要位于保守序列RRACH(R=A,G;H=A,C,U)上,富集靠近终止密码子、5'或3'-非翻译区(UTR)和内部长外显子处[2-7]。研究发现m6A调控主要通过甲基转移酶、去甲基酶和甲基化结合蛋白发挥动态调控作用[8-9]。

1.1 m6A甲基转移酶

m6A甲基转移酶的主要作用是对RNA上的腺苷进行m6A甲基化修饰[10]。m6A甲基转移酶包括甲基转移酶样蛋白(METTL)3、METTL14、WT1相关蛋白(WTAP)等[6-7,11]。METTL3催化m6A修饰[12]。METTL14协助与METTL3在细胞核内以1∶1的比例结合,形成稳定的复合体[6]。WTAP通过招募METTL3、METTL14进入细胞核而增强m6A的甲基化作用[11]。METTL16、KIAA1429的主要功能分别是催化m6A的修饰和调控基因的3-UTR和停止密码子附近的m6A甲基化[13-14]。

1.2 m6A去甲基酶

m6A去甲基酶作用是将m6A甲基化修饰去除,和m6A甲基转移酶对m6A修饰一起进行调节,使m6A甲基化修饰水平保持动态平衡。m6A去甲基酶包括FTO和ALKBH3/5,均属双加氧酶AlkB家族,它们依靠α-酮戊二酸和二价铁对m6A修饰的碱基进行去甲基化反应[15-16]。最新发现肥胖相关蛋白(FTO)与ALKBH5基因沉默与高表达均可导致m6A甲基化改变[11]。同时,ALKBH5对mRNA加工因子的组装、mRNA输出和RNA代谢有调控作用[11]。

1.3 m6A甲基化结合蛋白

m6A甲基化结合蛋白参与不同的RNA代谢过程并影响RNA产生不同的行为,不同的甲基化结合蛋白介导不同的下游作用。m6A甲基化结合蛋白包括YTHDF1-3、YTHDC1-2、IGF2BPs、hnRNPA2B1、eIF3等[17-19];YTHDF2识别和降解m6A甲基化修饰的mRNA[20]。YTHDF1识别m6A修饰,和eIF3、eIF4A3协同调控mRNA的翻译[21]。YTHDF3与YTHDF2、YTHDF1共同作用,促进靶基因的翻译[21]。YTHDC1调节mRNA剪切[22]。YTHDC2影响mRNA翻译效率[23]。IGF2BPs增强mRNA的稳定性、翻译率和丰度[23]。hnRNPA2B1参与miRNA的剪切过程[24]。eIF3是43S翻译起始前复合物的组成部分,通过与mRNA 5-UTR中m6A位点的相互作用来调控蛋白质的翻译[25]。

2 m6A在妇科恶性肿瘤中的研究

2.1 宫颈癌

宫颈癌是常见的妇科肿瘤,发生主要与人乳头瘤病毒感染、免疫抑制等因素相关。目前研究已证实,m6A参与细胞的增殖、分化、免疫抑制等方面,与宫颈癌的发展有密切关系。因此阐明m6A与宫颈癌发生的相关分子机制,将为其治疗提供新的潜在靶点。

1)甲基转移酶与宫颈癌。m6A甲基转移酶参与宫颈癌的细胞增殖、转移。LIU等[26]研究发现,METTL3高表达参与了宫颈癌的发生发展。METTL3过表达,增强了IGF2BP2与CTSL mRNA的相互作用,促进了肿瘤转移。METTL3还可通过调节非编码RNA发挥促进肿瘤转移作用。METTL3增强circ0000069稳定性,抑制miR-4426,促进宫颈癌发展和细胞转移[27]。METTL3可参与上皮-间质转化(EMT),促进宫颈癌的发展[28]。综上可知METTL3可通过调节不同靶点在宫颈癌中发挥促癌作用,这有望成为探索治疗宫颈癌新药物的研究方向。

2)去甲基酶与宫颈癌。m6A去甲基酶也与宫颈癌密切相关。目前关于m6A去甲基酶通过调控非编码RNA来促进宫颈癌发展的研究得到越来越多的证实。WANG等[29]研究证实了FTO可以增强lncRNA HOXC13-AS的稳定性,使得FZD6表达上调、激活Wnt/β-catenin,促进宫颈癌发展、细胞侵袭和EMT。未来可能通过抑制去甲基酶的相关靶点,干预宫颈癌的进展。

3)结合蛋白与宫颈癌。m6A结合蛋白同样可通过相关通路、靶点作用于宫颈癌。研究发现,YTHDF1通过对RANBP2表达的调节在宫颈癌中起促进作用[30]。同时研究发现,IGF2BP2或YTHDF1可协同METTL3作用于宫颈癌,METTL3过表达通过YTHDF1调控的m6A甲基化,增强己糖激酶2(HK2)的稳定性,促进宫颈癌的Warburg效应,发挥致癌作用[31]。IGF2BP2不仅与其他结合蛋白协同发挥致癌作用,还可单独作用于宫颈癌细胞,ZHANG等[32]报道IGF2BP3可与KCNMB2-AS1结合发挥致癌作用。研究发现去甲基酶还可在非编码RNA中发挥作用,FOXM1是一种致癌基因[33]。JI等[34]研究发现IGF2BP2和CircARHGAP12相互作用,增强FOXM1 mRNA的稳定性,在宫颈癌中发挥促进作用。综上可知,当前的研究证实了m6A甲基化修饰对宫颈癌的发生发展起着重要的作用。

2.2 卵巢癌

在卵巢癌中,m6A修饰是一种新发现的调控方式。目前尚未明确卵巢癌的病因,但是可以确定其发生与基因突变相关。卵巢癌早期无症状,发现晚,病死率高,预后差[35]。最新研究证实m6A甲基化修饰与卵巢癌密切相关。

1)甲基转移酶与卵巢癌。甲基转移酶与卵巢癌相关。研究证实METTL3在卵巢癌中过表达,且与肿瘤组织学分级、FIGO分期和总生存率较差相关[36]。多项研究证实甲基转移酶可通过作用于非编码RNA在卵巢癌中发挥作用。METTL3在卵巢癌中调控microRNA-126-5p,靶向PTEN,激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物西罗莫司靶蛋白通路促进卵巢癌进展[37];METTL3还可上调酪氨酸激酶AXL受体,诱导EMT,促进卵巢癌细胞增殖转移[37]。WTAP的高表达也与卵巢癌的发生、转移相关,WTAP调节microRNA-200和HK2的表达,促进卵巢癌进展[38];METTL14下调稳定肌钙蛋白相关蛋白mRNA表达,促进卵巢癌细胞的增殖转移[39]。以上研究均证实甲基转移酶可通过相关通路、靶点影响卵巢癌的发生、发展,未来可能通过改变甲基转移酶的表达,达到治疗卵巢癌的目的。

2)去甲基酶与卵巢癌。去甲基酶参与卵巢癌的机制更为复杂,目前FTO在卵巢癌中的作用有相悖的观点,可能表明FTO在不同组织类型的卵巢癌中发挥的作用不同,在卵巢癌的疾病进程中可能有双向调节作用。ZHAO等[40]研究发现FTO过表达对卵巢癌的发展具有促进作用。但是HUANG等[41]研究表明,FTO在卵巢癌组织中低表达,可增强卵巢癌细胞增殖能力,FTO过表达可通过cAMP信号转导抑制卵巢癌的发展。现有研究还发现ALKBH5与卵巢癌相关,ALKBH5在卵巢癌中过表达,通过调控EGFR-PIK3CA-AKT-mTOR通路,增强Bcl-2 mRNA稳定性,经增强Bcl-2与Beclin1的结合可发挥抑癌效应[42-43]。目前有研究还证实了,ALKBH3过表达通过增加CSF-1 mRNA表达来促进卵巢癌的进展[44]。这些结果都将为进一步研究m6A修饰与卵巢癌的相关性奠定基础。

3)结合蛋白与卵巢癌。LIU等[45]研究发现m6A结合蛋白YTHDF1在卵巢癌中高表达,YTHDF1上调EIF3C mRNA表达,促进了卵巢癌细胞的侵袭。结合蛋白不仅可单个靶点作用于卵巢癌,也可通过多种靶点的全局效应发挥作用,卵巢癌中YTHDF2高表达,YTHDF2与miR-145通过m6A修饰形成负反馈通路调控卵巢癌进展[46]。抑癌基因FBW7与YTHDF2相互作用并降解,增强m6A修饰的mRNA稳定性,抑制卵巢癌细胞的存活和增殖[47]。

IGF2BP1在卵巢癌中可通过调控编码和非编码RNA发挥作用。SRC激酶是癌症相关EMT的关键驱动因素,卵巢癌中IGF2BP1高表达,通过IGF2BP1-SRC/ERK2轴促进上皮间质转化和癌细胞发展[48];WANG和CHEN[49]还发现IGF2BP1是泛素样修饰物激活酶6反义RNA1(UBA6-as1)-RBM15的m6A读取器,UBA6-as1通过UBA6抑制卵巢癌细胞的发展和转移。在非编码RNA中,IGF2BP2通过microRNA-3187-3p/ERBB4/PI3K/AKT轴增强circ-0000745的丰度,促进卵巢癌细胞的侵袭性和干性[50];circPBX3与IGF2BP2相互作用稳定ATP7A mRNA表达,促进卵巢癌发展[51]。目前研究可知RNA结合蛋白通过不同通路、靶点参与卵巢癌的发生发展,目前尽管已经取得了一些进展,但针对m6A治疗卵巢癌的具体分子机制仍需要进一步深入研究,以期未来通过相关靶点为卵巢癌提供新的治疗方向。

2.3 子宫内膜癌

子宫内膜癌是一种由子宫内膜上皮细胞分化形成的恶性病变,多见于围绝经期及停经后妇女。目前研究表明雌激素是子宫内膜癌细胞增殖的关键因素[52]。雌激素调控m6A甲基化在子宫内膜癌中的表达,从而对子宫内膜癌的发生起到促进作用。

1)甲基转移酶与子宫内膜癌。m6A的甲基化修饰与子宫内膜癌的发生发展有关。在子宫内膜癌中,METTL14突变或METTL3低表达降低了癌细胞的m6A mRNA水平,m6A甲基化修饰通过调控AKT信号通路相关蛋白的表达促进子宫内膜癌细胞的生长[53]。因此,在治疗子宫内膜癌时,可考虑通过作用METTL14和METTL3来调控m6A mRNA水平,抑制AKT信号通路活性和子宫内膜癌细胞的生长。WTAP在内膜癌中高表达,促进内膜癌细胞增殖转移[54]。WTAP高表达提高CAV-1 mRNA 3-UTR的m6A修饰,下调CAV-1表达,激活子宫内膜癌中NF-κB通路,促进内膜癌的发展[54]。

2)去甲基酶与子宫内膜癌。在子宫内膜癌中FTO高表达[55]。ZHANG等[56]研究发现,雌激素诱导FTO高表达,其机制是通过mTOR途径介导FTO聚集,促进癌细胞生长;通过高雌水平诱导PI3K/AKT和MAPK信号通路,增强FTO表达,促进子宫内膜癌细胞的生长和转移。FTO不仅可通过单个靶点发挥作用,还可协同其他结合蛋白发挥作用。FTO可去除HOXB13 mRNA中m6A修饰,去除YTHDF2对HOXB13的降解,上调HOXB13蛋白的表达,激活WNT通路,促进子宫内膜癌细胞转移[57]。ALKBH5是一种新的癌症治疗靶点。胰岛素样生长因子1受体(IGF1R)和IGF2基因的高表达与子宫内膜癌有关,ALKBH5过表达,促进IGF1R上调,激活IGF信号通路,促进子宫内膜癌细胞发展[58-59]。CHEN等[60]指出,ALKBH5降低m6A水平,促进肿瘤干性基因SOX2转录,维持子宫内膜癌干细胞特性,促使子宫内膜癌发展。

3)结合蛋白与子宫内膜癌。IGF2BP1在子宫内膜癌中过表达[61]。IGF2BP1可提高致癌基因PEG10的表达,促进子宫内膜癌的发展[62-63]。IGF2BP1高表达,与Sox2 3'-UTR的m6A位点结合,阻止Sox2的降解,促进子宫内膜癌的发展[64]。YTHDF2在子宫内膜癌中也发挥促癌作用,其结合致癌胰岛素样生长因子信号通路的关键介质IRS1的甲基化位点,降解IRS1 mRNA,抑制IRS1/AKT信号通路,抑制子宫内膜癌的发展[65-67]。YTHDF2还可通过调节长链非编码RNA(LncRNA)FENDRR调控子宫内膜癌的发展;YTHDF2通过调控抑癌基因LncRNA FENDRR降解,增强SOX4的表达,促进子宫内膜癌进展[68]。这些发现均提示YTHDF2可能是一种致癌基因。以上研究证明m6A参与子宫内膜癌的发展,未来可通过这些机制、通路为子宫内膜癌治疗提供新的方案。

3 小结和展望

m6A甲基化修饰通过调节编码RNA和非编码RNA等多种RNA,通过作用相关通路、靶点,上调或下调肿瘤组织、细胞的表达,促进或者抑制妇科恶性肿瘤的发展。随着未来对m6A修饰研究的更加深入,将会为临床妇科恶性肿瘤的早期诊断和寻找新的治疗靶点提供参考依据。因此,未来其具体的分子机制仍需进一步探索,从而寻找更明确的分子靶标,以期研发出新的靶向药物,早日应用于临床。