NAT10通过染色质相关tRNA调控p300/CBP活性促进癌症转移的新机制

《Molecular Cell》：NAT10 promotes cancer metastasis by modulating p300/CBP activity through chromatin-associated tRNA

本研究针对转移性乳腺癌治疗中表观遗传调控机制不明的挑战，探讨了RNA乙酰转移酶NAT10在肿瘤转移中的作用。研究人员通过整合基因组学、蛋白质组学和转录组学方法，发现NAT10通过乙酰化染色质相关tRNA调控p300/CBP组蛋白乙酰转移酶活性，影响增强子组织和髓系免疫细胞招募，最终调控肿瘤转移。该研究揭示了RNA修饰与染色质调控交叉对话的新机制，为乳腺癌治疗提供了潜在靶点。

　　

癌症转移是导致乳腺癌患者死亡的主要原因，其分子机制复杂且尚未完全阐明。尽管遗传、表观遗传和微环境因素均被证实参与转移过程，但RNA修饰在癌症转移中的作用仍知之甚少。NAT10作为目前已知唯一负责RNA N4-乙酰胞苷(ac4C)修饰的乙酰转移酶，在癌症发展中作用日益受到关注，但其促进转移的具体机制仍有待揭示。

发表在《Molecular Cell》上的这项研究，首次揭示了NAT10通过调控染色质相关tRNA的乙酰化状态，影响p300/CBP组蛋白乙酰转移酶活性，从而改变增强子介导的基因转录程序，最终促进乳腺癌转移的完整机制。

研究人员运用了多种关键技术方法：利用CRISPR-Cas9基因编辑技术构建NAT10敲除细胞系；通过自发转移小鼠模型（包括同种移植模型和基因工程小鼠模型）评估体内转移能力；采用染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)分析组蛋白修饰和转录因子结合；运用RNA-ChIP技术研究p300与染色质相关RNA的相互作用；通过质谱分析鉴定NAT10相互作用蛋白及乙酰化修饰谱；利用高参数流式细胞术分析肿瘤免疫微环境。

Depletion of NAT10 significantly decreases lung metastasis in mice

临床数据分析显示，NAT10在乳腺癌转移灶中表达显著升高，且与患者不良预后相关。在动物实验中，NAT10敲除显著抑制了4T1和6DT1小鼠乳腺癌细胞的肺转移能力，而NAT10过表达则促进转移。携带NAT10乙酰转移酶结构域点突变(H537A)的PyMT转基因小鼠也显示转移减少，证实NAT10的酶活性对其转移促进功能至关重要。

Translational efficiency is not impaired in NAT10-depleted tumor cells

研究排除了NAT10通过ac4C介导的mRNA翻译效率调控影响转移的可能性。NAT10敲除细胞虽然ac4C修饰水平降低，但蛋白质合成未受抑制，反而略有增加，表明存在其他机制介导NAT10的转移促进作用。

NAT10 depletion phenocopies disruption of the mechanosensitive NUP210-dependent metastasis pathway

NAT10与核孔蛋白NUP210存在相互作用，共同定位于核孔复合体。NAT10缺失细胞表现出与NUP210缺失相似的细胞粘附缺陷和机械敏感基因表达改变，表明二者在机械传导通路中共同发挥作用。

NAT10 depletion leads to decreased histone acetylation

质谱分析发现NAT10缺失导致组蛋白乙酰化水平普遍降低。然而体外实验表明NAT10不能直接乙酰化组蛋白，提示其可能通过间接机制调控组蛋白乙酰化。

NAT10 depletion promotes p300/CBP upregulation and altered localization

意外的是，NAT10缺失导致p300/CBP蛋白水平上调，但其细胞内定位发生异常——p300从增强子区域异位至H3K9me3标记的异染色质区域，可能通过活性位点遮蔽机制降低其组蛋白乙酰转移酶活性。

NAT10 interacts with p300 at enhancers

免疫共沉淀和邻近连接实验证实NAT10与p300存在物理相互作用，且主要共定位于增强子区域而非异染色质区，提示二者在增强子功能调控中协同作用。

NAT10 depletion disrupts enhancer organization

ChIP-seq分析显示NAT10缺失导致p300、H3K27ac和H4K20ac在增强子区域的富集发生重分布，全基因组范围内增强子标记显著减少，同时染色质可及性在增强子区域异常增加，表明增强子组织结构被破坏。

NAT10 depletion increases p300 binding to caRNAs

RNA-ChIP分析发现NAT10缺失细胞中p300与染色质相关RNA的结合显著增加，特别是与新生转录本的结合增强，可能导致p300被"劫持"而无法有效作用于染色质。

NAT10-mediated acetylation of chromatin-associated tRNAs is associated with altered p300/CBP activity

关键发现是NAT10主要乙酰化染色质相关的tRNA而非mRNA。NAT10缺失导致染色质相关tRNA的ac4C修饰水平降低，进而影响p300/CBP功能。体外实验证实ac4C修饰的tRNA-Leu-CAG能增强p300组蛋白乙酰转移酶活性，而未修饰的tRNA则抑制其活性。

NAT10 depletion affects transcription of chemokine and cytokine genes

RNA-seq分析显示NAT10缺失显著影响基因转录，特别是下调了趋化因子(Cxcl1、Cxcl2、Cxcl3等)和细胞因子(II1a、II23a等)基因表达，这些基因多数是p300/CBP的直接靶标，且与髓系免疫细胞招募密切相关。

NAT10 depletion reshapes the innate immune TME and impairs neutrophil recruitment

肿瘤免疫微环境分析表明，NAT10缺失导致肿瘤内中性粒细胞和单核细胞浸润减少，抗肿瘤巨噬细胞比例增加，创建了不利于转移的免疫微环境，这与其下调趋化因子表达的结果一致。

研究结论表明，NAT10作为机械敏感因子，通过乙酰化染色质相关tRNA调控p300/CBP活性，维持促转移增强子活性和基因表达程序，同时通过调控趋化因子表达影响髓系免疫细胞招募，共同促进乳腺癌转移。该研究不仅揭示了RNA修饰在癌症转移中的新功能，还建立了机械传导、表观遗传调控和肿瘤免疫微环境之间的新型联系，为乳腺癌治疗提供了新的潜在靶点。

研究局限性包括使用的体外转录tRNA缺乏内源性转录后修饰，以及未能直接证明ac4C修饰的染色质相关tRNA与p300染色质占据的直接关系。未来研究需进一步阐明NAT10-tRNA-p300/CBP轴在肿瘤免疫相互作用中的具体机制，以及靶向该通路治疗转移性乳腺癌的潜力。