TRMT61A通过m1A修饰增强ONECUT2 mRNA稳定性促进结直肠癌发生及靶向治疗研究

《Cancer Communications》：RNA m1A methyltransferase TRMT61A promotes colorectal tumorigenesis by enhancing ONECUT2 mRNA stability and is a potential therapeutic target

本研究发现RNA m1A甲基转移酶TRMT61A在结直肠癌（CRC）中通过m1A依赖性机制增强ONECUT2 mRNA稳定性，激活SOS1-MAPK/ERK信号通路，显著促进肿瘤发生。研究证实TRMT61A是CRC的关键预后因子，并首次发现五没食子酰葡萄糖（PGG）可作为其特异性抑制剂，为CRC靶向治疗提供新策略。

　　

背景

结直肠癌（CRC）是全球最常见的恶性肿瘤之一，其发生发展涉及遗传、表观遗传和表观转录组异常。N¹-甲基腺苷（m¹A）作为新兴的RNA修饰类型，在癌症中的作用尚不明确。TRNA甲基转移酶61A（TRMT61A）是m¹A甲基转移酶复合物的催化亚基，但其在CRC中的功能和治疗潜力仍有待探索。

方法

研究通过液相色谱-质谱（LC-MS）检测RNA m¹A水平，利用5个人类CRC队列分析TRMT61A的表达和临床意义。采用CRC细胞系、患者来源类器官、异种移植和转基因小鼠模型阐明TRMT61A功能。通过整合m¹A测序（m¹A-seq）、RNA测序（RNA-seq）和核糖体分析（Ribo-seq）揭示其作用机制。开发了纳米颗粒siRNA递送系统和特异性抑制剂靶向TRMT61A，并评估其疗效和安全性。

结果

RNA m¹A失调在CRC中被识别

LC-MS分析显示原发性CRC标本中总RNA m¹A水平显著升高。CRISPR/Cas9筛选鉴定TRMT61A为m¹A调节因子中最关键的基因。TRMT61A过表达增加m¹A丰度，而其缺失降低全局m¹A水平。TRMT61A与TRMT6直接相互作用，形成功能性复合物。

高TRMT61A表达与CRC患者不良预后相关

在多个独立队列中，TRMT61A mRNA和蛋白表达在原发性CRC中显著上调。免疫组化分析显示高TRMT61A蛋白表达与较差的总体生存期显著相关。多变量Cox回归分析证实TRMT61A是CRC的独立预后因子。

TRMT61A促进CRC肿瘤发生和进展

结肠特异性Trmt61a条件性敲除小鼠模型显示，Trmt61a缺失显著减少结肠肿瘤数量和体积，抑制肿瘤细胞增殖并增加凋亡。体外实验表明TRMT61A敲除抑制CRC细胞增殖、迁移和侵袭，而过表达野生型TRMT61A而非催化突变体D181A促进这些恶性表型。TRMT61A调节G2/M检查点转换和细胞凋亡。

靶向TRMT61A表达抑制体内CRC生长

异种移植模型证实TRMT61A敲除显著减小肿瘤体积和重量。纳米颗粒递送siTRMT61A有效抑制CRC生长，减少细胞增殖并诱导凋亡。体内转移模型显示TRMT61A沉默减少肺和肝转移病灶。

ONECUT2被鉴定为TRMT61A的关键下游靶标

整合多组学分析发现TRMT61A主要通过转录水平而非翻译控制调节其靶标。在434个TRMT61A调控的转录本中，ONECUT2作为关键下游靶标被识别。TRMT61A直接结合ONECUT2 mRNA并催化m¹A修饰，增强其稳定性。Sanger测序验证了ONECUT2 mRNA上的m¹A位点。功能实验表明ONECUT2介导TRMT61A的促癌作用。

TRMT61A激活m¹A-ONECUT2-MAPK/ERK轴

基因集富集分析（GSEA）显示TRMT61A缺失与MAPK/ERK信号抑制显著相关。Western印迹证实TRMT61A敲除降低c-raf、MEK1/2、ERK1/2、P90RSK和MSK1的磷酸化水平。ONECUT2缺失 abolishes TRMT61A对MAPK/ERK信号的激活作用。MAPK/ERK抑制剂消除TRMT61A的促增殖效应，而ERK激活剂挽救TRMT61A缺失引起的表型缺陷。

ONECUT2驱动SOS1转录诱导MAPK/ERK信号

整合分析鉴定SOS1为ONECUT2的潜在靶标。染色质免疫沉淀（ChIP）和荧光素酶报告实验证实ONECUT2直接结合SOS1启动子区域并激活其转录。SOS1敲除而非ITGB1缺失减弱TRMT61A介导的增殖。临床样本中TRMT61A与SOS1表达呈正相关。

PGG被鉴定为选择性TRMT61A抑制剂

基于结构的虚拟筛选发现五没食子酰葡萄糖（PGG）与TRMT61A催化口袋结合。PGG处理显著抑制CRC细胞活力，降低全局m¹A水平和ONECUT2表达。药物亲和响应靶标稳定性（DARTS）和细胞热转移分析（CETSA）证实PGG直接结合TRMT61A。微量热泳动（MST）测定显示PGG与TRMT61A的解离常数（Kd）为0.614 μmol/L。

PGG展现强效抗CRC功效

体内实验表明PGG治疗显著抑制CRC异种移植瘤生长和AOM/DSS诱导的肠道肿瘤发生。PGG处理减少肿瘤细胞增殖并促进凋亡，同时抑制ONECUT2-SOS1-MAPK/ERK信号轴。重要的是，PGG治疗未引起明显毒性作用，显示良好耐受性。患者来源类器官实验进一步证实PGG的抗CRC效果。

讨论

本研究揭示TRMT61A通过m¹A依赖性机制稳定ONECUT2 mRNA，激活SOS1-MAPK/ERK信号通路，促进CRC进展。TRMT61A作为CRC的关键预后因子和治疗靶点，其抑制剂PGG展现显著抗肿瘤活性和良好安全性。这些发现为靶向m¹A修饰的CRC治疗提供新视角。

结论

TRMT61A通过m¹A-ONECUT2-SOS1-MAPK/ERK轴在CRC中发挥关键作用，靶向TRMT61A代表一种有前景的CRC治疗策略。

作者贡献

XTZ进行实验、分析数据并起草论文；NQ、HS、HYS、HYC、QL和JR进行动物实验；DH和WXL分析测序数据；YFW和WK提供人类样本并进行组织学分析；FFJ、JBW、CCW和ZWC协助LC-MS实验；HRC、JY、WKKW和MTVC修改论文并指导研究。

致谢

本项目得到国家自然科学基金（82272989, 82103245）、香港研资局优配研究金（14101922, 14107321, 14111621, 14104924）、医疗卫生研究基金（22210032）、香港研资局合作研究金（C4039-19GF, C4008-23W, C4042-24GF）和中文大学直接资助研究基金（2024.010）支持。

伦理批准和参与同意

人类研究经香港中文大学伦理委员会批准（CREC Ref. No. 2022.109）。所有参与者在纳入研究前均获得知情同意。本研究中的动物实验经香港中文大学动物实验伦理委员会批准（Ref. No. 22-045-NSF）。

利益冲突声明

作者声明无竞争利益。