tRNA衍生片段的甲基化调控癌症基因沉默活性

研究人员描述了在膀胱癌中改变的一种新的基因调控形式，导致了一种有助于癌细胞在快速生长期间存活的基因通路的增强。研究重点是转移RNA tRF-3b的22碱基片段，该片段由酶复合体TRMT6/61A修饰。在膀胱癌中，TRMT6/61A(一种甲基转移酶)水平升高。甲基化修饰可以阻止tRF-3bs沉默癌细胞中未折叠蛋白反应通路中各种基因的表达。

　　

   

   

Anindya Dutta

阿拉巴马大学

Anindya Dutta博士和他的同事描述了一种在膀胱癌中改变的基因调控的新形式，导致基因通路的增强，帮助癌细胞在快速生长中存活。

他们的工作集中在一个被称为tRF-3b的22碱基转移RNA片段上，该片段被一种称为TRMT6/61A的酶复合体修饰。在膀胱癌中，TRMT6/61A的水平升高。TRMT6/61A是一种甲基转移酶，在tRF-3bs的第四个碱基上添加一个甲基。这种修饰阻止了tRF-3bs沉默癌细胞中未折叠蛋白反应通路中各种基因的表达，导致这些基因的表达增加。

“据我们所知，这是第一个基于N¹-甲基腺苷修饰的TRMT6/61调控微RNA样基因沉默的例子，我们的报告提供了一种癌症中TRMT6/61A的升高影响基因表达的机制，”Dutta说。“快速增殖的癌细胞比正常细胞合成和折叠更多的蛋白质，因此需要上调未折叠的蛋白质反应途径，以维持蛋白质稳态。我们发现膀胱癌细胞激活前生存折叠蛋白反应以减轻内质网应激的一种方式是通过阻止tRFs沉默参与这种折叠蛋白反应的基因的表达。”

“未折叠的蛋白质反应与癌症进展的许多方面密切相关，已经成为一个有希望的治疗靶点，”Dutta说。“此前已经注意到，展开蛋白反应相关基因在包括膀胱癌在内的几种癌症类型中普遍上调，所以我们的结果表明，抑制TRMT6/61A酶可能是治疗膀胱癌的新方法。”

Dutta和共同通讯作者Rune Ougland的研究包括了从接受经尿道膀胱肿瘤切除术的患者身上获得的膀胱癌组织的分析。该研究发表在《自然通讯》杂志上。Dutta是阿拉巴马大学伯明翰分校遗传学系的主席，而Ougland是挪威奥斯陆大学医院Rikshospitalet的泌尿外科医生和高级研究员。

该研究的一个重要进展是，使用工作流从人类细胞中创建具有N¹-甲基腺苷修饰(m¹A)的小RNA文库。该工作流程结合了两种独立的方法-m¹A抗体富集，然后是小RNA测序和m¹A诱导的错配签名测序。

UAB的研究人员发现，一种通常用于短RNA测序的逆转录酶ProtoScriptII，在检测含有m¹A的小RNA时表现不佳;但在工作流程中使用另外两种逆转录酶发现，tRNA衍生的片段，包括tRF-3b，在短RNA中富集。这表明m¹A修饰的小RNA在大多数常用ProtoScriptII的小RNA序列文库中没有得到充分表达。

通过改进工作流程，研究人员发现，在人类小RNA中，m¹A修饰主要存在于tRF上。他们还发现，m¹A修饰在核编码tRF和线粒体编码tRF上都具有高度特异性和普遍性，并且在核编码tRNA的tRF-3b上发现的m¹A是由TRMT6/61A复合物介导的。

m¹A-tRF-3b如何阻止基因沉默?答案需要对分子遗传学进行更深入的研究，但关键似乎是N¹-甲基腺苷修饰扰乱了常规的沃森-克里克碱基配对。

已知microRNA通过结合RNA诱导的沉默复合体(RISC)来沉默基因。在那里，它们作为模板结合互补的信使RNA，然后信使RNA被RISC沉默和降解。与microRNA类似，tRF-3已在多种生物途径中被发现，特别是依赖于小RNA之间碱基配对的基因沉默途径，在本例中是tRF-3与靶RNA之间的碱基配对。

研究人员创建了一个荧光素酶报告实验，发现未修饰的tRF-3会引发基因沉默，而m¹A修饰的tRF-3b会消除基因沉默。Dutta说:“由于m¹A中断了典型的碱基配对，我们假设tRF-3中m¹A与目标信使RNA减弱的碱基配对解释了含有m¹A的tRF-3中观察到的降低的基因沉默活性。”

TRMT6/61A-dependent base methylation of tRNA-derived fragments regulates gene-silencing activity and the unfolded protein response in bladder cancer