METTL21A通过甲基化稳定BAG3促进肝细胞癌进展：机制解析与靶向治疗新策略

本研究揭示了METTL21A在肝细胞癌(HCC)中的关键作用机制。研究人员发现转录因子CTCF驱动的METTL21A过表达通过甲基化修饰BAG3蛋白的K230位点，抑制TRIM21介导的K48连接多聚泛素化降解，从而促进HCC进展。研究不仅阐明了非组蛋白甲基转移酶在肿瘤中的新功能，还鉴定出天然化合物Sophoricoside(Sop)作为METTL21A抑制剂，为HCC治疗提供了新靶点和候选药物。

　　

肝细胞癌(HCC)是全球最常见的消化系统恶性肿瘤之一，尽管在诊断和治疗方面取得进展，但其五年生存率仍不理想。目前对HCC发生发展的分子机制尚未完全阐明，特别是非组蛋白甲基化修饰在其中的作用知之甚少。甲基转移酶样蛋白21A(METTL21A)作为一类新兴的分子伴侣甲基转移酶，已被报道参与内质网应激等生理过程，但其在肿瘤特别是HCC中的功能仍属未知。同时，BAG3作为重要的分子伴侣调节因子，在多种癌症中发挥促癌作用，但其在HCC中的调控机制尚不清楚。这些关键科学问题的解答，将为HCC治疗提供新的理论依据和潜在靶点。

厦门大学附属中山医院的研究团队在《npj Precision Oncology》发表的研究，系统揭示了METTL21A-BAG3分子轴在HCC进展中的关键作用。通过整合TCGA和GEO数据库分析、临床样本验证、细胞和动物实验，结合分子对接和表面等离子共振(SPR)等技术，研究发现METTL21A通过甲基化BAG3并阻断其与E3泛素连接酶TRIM21的相互作用，从而稳定BAG3蛋白水平，促进HCC生长和转移。更重要的是，通过虚拟筛选发现天然化合物Sophoricoside(Sop)能有效抑制METTL21A活性，展现出良好的抗HCC效果。

关键技术方法包括：1)基于TCGA和GEO数据库的生物信息学分析；2)75例HCC临床样本的免疫组化(IHC)验证；3)基因敲除/过表达的细胞功能实验(CCK-8、Transwell等)；4)裸鼠异种移植瘤模型；5)蛋白质相互作用检测(Co-IP、免疫荧光共定位)；6)蛋白质稳定性分析(CHX追踪实验)；7)泛素化/甲基化修饰检测；8)分子对接和SPR结合实验。

METTL21A过表达预示HCC不良预后
临床数据分析显示METTL21A在HCC组织中显著高表达，且与肿瘤分期进展和患者不良生存显著相关。免疫组化证实69.3%的HCC病例存在METTL21A蛋白过表达，且高表达患者的总生存期(OS)和无病生存期(DFS)显著缩短。多因素分析表明METTL21A是HCC的独立预后因素。

CTCF转录激活METTL21A表达
通过整合五个转录因子数据库和实验验证，确定CTCF是调控METTL21A表达的关键转录因子。染色质免疫沉淀(ChIP)证实CTCF直接结合METTL21A启动子区三个特定位点，双荧光素酶报告基因实验显示CTCF沉默显著降低METTL21A启动子活性。

METTL21A促进HCC生长和转移
功能实验表明METTL21A敲除抑制HCC细胞增殖、诱导G0/G1期阻滞和凋亡，而过表达则促进这些恶性表型。动物实验证实METTL21A缺陷显著抑制肿瘤生长和肺转移。机制上，METTL21A与BAG3直接相互作用，通过抑制其泛素化降解来维持BAG3蛋白稳定性。

METTL21A甲基化BAG3抑制其泛素化
质谱和位点突变实验鉴定BAG3的K230为关键甲基化位点。K230R突变加速BAG3降解并增强其K48连接的多聚泛素化。进一步发现TRIM21是介导BAG3泛素化的E3连接酶，而METTL21A通过甲基化BAG3阻断TRIM21-BAG3相互作用。

Sophoricoside靶向抑制METTL21A
通过虚拟筛选发现天然化合物Sop能特异性结合METTL21A(KD=122μM)，下调METTL21A-BAG3信号轴，在体外和体内均显示出显著抗HCC活性。

这项研究首次阐明了METTL21A-BAG3调控轴在HCC中的关键作用，揭示了非组蛋白甲基化修饰通过干扰泛素化降解的新机制。发现CTCF-METTL21A-BAG3信号通路为HCC提供了新的预后标志物和治疗靶点，特别是天然化合物Sop的鉴定为HCC靶向治疗开发提供了先导化合物。研究不仅拓展了对蛋白质翻译后修饰网络的认识，也为发展基于甲基转移酶抑制剂的抗肿瘤策略奠定了理论基础。这些发现对理解HCC发病机制和开发新型治疗方法具有重要科学意义和临床价值。