编辑推荐:
这篇综述聚焦胃癌(GC),深入探讨 m6A 修饰在其中的作用。m6A 修饰由 “写入器”“擦除器”“阅读器” 调控,影响肿瘤进展和治疗效果。评估其修饰模式和相关基因表达,对改善胃癌诊疗意义重大,为临床策略开发提供新思路。
### 胃癌现状与 m
6A 修饰研究背景
胃癌(GC)是严重威胁全球健康的恶性肿瘤,虽部分国家发病率和死亡率有所下降,但仍是癌症相关死亡的主要原因之一。传统治疗手段对晚期胃癌效果有限,新疗法也因早期筛查不足,影响治疗成功率和患者生存率。因此,寻找可靠生物标志物和开发靶向治疗方法迫在眉睫。
RNA 修饰是重要的转录后调控机制,N
6- 甲基腺苷(m
6A)是真核生物信使 RNA(mRNA)中最常见且研究广泛的内部修饰。m
6A 修饰通过甲基转移酶(“writers”)、去甲基化酶(“erasers”)和 RNA 结合蛋白(“readers”)动态调控,影响 RNA 代谢的多个方面,进而影响基因表达和细胞功能。在癌症中,m
6A 修饰常失调,促进肿瘤发生和发展。研究表明,m
6A 修饰在胃癌组织中也存在异常,与多种临床病理特征相关。
m6A 修饰的分子机制
m6A 是真核生物 mRNA 中普遍存在的内部修饰,对 RNA 代谢和功能有重要影响。它通过对腺苷残基氮原子第六位进行甲基化修饰,且该修饰具有可逆性,由多种酶动态调控。早期因检测方法限制,m6A 的生物学意义不明。随着新一代测序技术,如 m6A 特异性甲基化 RNA 免疫沉淀测序(MeRIP-seq 或 m6A-seq)的出现,研究者能精准定位 m6A 修饰位点,揭示其在真核细胞中的重要功能。m6A 修饰并非随机分布,常出现在特定序列基序 DRACH 中。
m6A 甲基化由多组分甲基转移酶复合物催化,核心组件是 METTL3 和 METTL14。METTL3 作为催化亚基,将甲基从 S - 腺苷甲硫氨酸(SAM)转移到 RNA 的腺苷残基上;METTL14 虽无催化活性,但能增强 METTL3 的甲基化效率。WTAP 作为关键调节亚基,招募 METTL3 - METTL14 复合物到特定 RNA 底物;KIAA1429 协助底物识别,影响 m6A 修饰的空间分布;RBM15 和 RBM15B 则增强底物特异性。
去甲基化酶可去除 m6A 修饰,使其具有可逆性。FTO 是首个被发现的 m6A 去甲基化酶,通过逐步氧化过程将 m6A 残基转化为腺苷;ALKBH5 也是重要的去甲基化酶,直接去除 RNA 上的 m6A 标记,参与多种生物学过程。
阅读蛋白识别并结合 m6A 修饰的 RNA,介导下游效应。YTHDF1 增强 m6A 修饰 mRNA 的翻译效率;YTHDF2 促进 m6A 修饰 mRNA 的降解;YTHDF3 协调前两者功能;YTHDC1 在细胞核中影响 mRNA 剪接和输出;YTHDC2 在核质均有功能,调节 RNA 稳定性和翻译。此外,胰岛素样生长因子 2 mRNA 结合蛋白(IGF2BP)作为非经典阅读蛋白,增强 m6A 修饰 mRNA 的稳定性和翻译。
m6A 修饰在转录后调控中的作用
m6A 修饰是 mRNA 命运的重要调节因子,影响其稳定性、翻译效率和剪接。YTHDF2 与 m6A 修饰的 mRNA 结合,招募 CCR4 - NOT 去腺苷酸化复合物,促进 mRNA 降解;IGF2BP 家族成员识别并结合 m6A 修饰的 mRNA,防止其降解,延长 mRNA 半衰期;YTHDF1 与翻译起始因子相互作用,促进核糖体招募,增加 m6A 修饰转录本的蛋白质合成;YTHDC1 通过招募剪接因子,参与前体 mRNA 的可变剪接,调节外显子的包含或排除,同时 m6A 修饰还可改变 RNA 二级结构,影响剪接因子结合。
非编码 RNA(ncRNAs)虽不编码蛋白质,但在基因表达调控中起重要作用。m6A 修饰影响 ncRNAs 的稳定性、功能和相互作用。在长链非编码 RNA(lncRNAs)中,m6A 修饰调节其与 RNA 结合蛋白和染色质重塑剂的相互作用;m6A 修饰增强环状 RNA(circRNAs)的稳定性,使其能以帽独立方式翻译,并作为 miRNA 或 RNA 结合蛋白的海绵;m6A 修饰还对 miRNA 的生物发生至关重要,促进 pri - miRNA 的切割和成熟。
胃癌中的 m6A 修饰调节因子
在胃癌组织中,METTL3 表达显著升高,与淋巴结转移、肿瘤大小、TNM 分期和血管侵袭等临床病理特征正相关,且与患者总体生存率(OS)、无病生存率(DFS)和进展后生存率(PPS)较差相关。功能上,METTL3 促进胃癌细胞增殖、侵袭、迁移、血管生成和糖酵解,通过多种途径调控肿瘤进展,如稳定 HDGF mRNA、调节 ZMYM1 表达、影响 STAT5A 和 KLF4 等。
METTL14 在胃癌组织和细胞中表达较低,与肿瘤大小、组织学分级和 TNM 分期呈负相关,低表达的患者 OS 较短。过表达 METTL14 可抑制细胞增殖、活力、集落形成、迁移和侵袭,在体内抑制肿瘤生长和肺转移,其作用通过 m6A 依赖的 circORC5 修饰等途径实现。
WTAP 在胃癌组织和细胞中上调,诊断准确性较高,但高表达与患者 OS 降低相关。WTAP 促进胃癌细胞增殖、糖酵解能力,增强化疗和放疗抗性,通过调节 HK2、TGF - β 和 FAM83H - AS1 等发挥作用。
METTL16 在胃癌细胞和组织中高表达,与肿瘤大小和区域淋巴结转移正相关,高表达患者 OS 和 DFS 改善。功能上,METTL16 促进肿瘤生长,通过增强铜死亡和调节 Cyclin D1 影响细胞增殖。
FTO 在胃癌组织中表达上调,与多种临床特征相关,高表达预示预后不良。FTO 促进细胞增殖和运动,在体内促进肿瘤生长、淋巴结转移和肺转移,通过调节 caveolin - 1、ITGB1、SP1 等发挥作用。
ALKBH5 在胃癌组织中表达变化存在争议,部分研究表明其高表达与侵袭深度、TNM 分期和淋巴转移相关,高表达患者生存时间短;也有研究显示其低表达与肿瘤分期、淋巴结转移和远处转移相关。ALKBH5 功能复杂,可促进或抑制胃癌进展,通过调节 NEAT1、ZKSCAN3、JAK1 和 PKMYT1 等发挥作用。
在胃癌中,YTHDF1 在 MNU 刺激下表达升高,沉默 YTHDF1 抑制细胞增殖和集落形成,通过调节 HSPH1 促进胃癌进展。IGF2BP1 在胃癌组织和细胞中的表达及功能存在争议,部分研究表明其高表达促进细胞增殖、有氧糖酵解和免疫逃逸;另一些研究则显示其低表达与不良预后相关,抑制细胞增殖和集落形成。hnRNPA2B1 在胃癌细胞和组织中高表达,与多种临床特征相关,高表达患者化疗反应差,通过调节 NEAT1、Wnt/β - catenin 通路等促进胃癌进展。
m6A 修饰在胃癌中的临床应用
m6A 相关酶和蛋白的表达及活性与胃癌的诊断和预后相关。如 METTL3、WTAP 高表达和 METTL14 低表达与不良预后相关,这些修饰影响细胞增殖、侵袭等关键过程,为胃癌诊断和预后评估提供有价值信息。整合 m6A 修饰评估与传统生物标志物,可提高胃癌诊断准确性,根据 m6A 修饰模式对患者分层,有助于制定个性化治疗方案。
靶向 m6A 甲基转移酶复合物(METTL3/METTL14)和去甲基化酶(FTO、ALKBH5)是潜在治疗策略。抑制 METTL3 可减少致癌 mRNA 的 m6A 修饰,抑制肿瘤生长;抑制 FTO 或 ALKBH5 可增加靶 mRNA 的 m6A 水平,影响肿瘤细胞生物学行为。m6A 修饰与化疗耐药相关,联合 m6A 调节剂和传统化疗药物可克服耐药,提高治疗效果。此外,CRISPR/dCas 技术,如 CRISPR/dCas13 系统,在调节 m6A 修饰方面展现出潜力,有望为胃癌靶向治疗提供新方法,但仍面临一些挑战。
结论与展望
m6A 修饰的研究为理解胃癌进展和治疗耐药机制开辟了新途径。m6A 相关酶和蛋白的失调与胃癌发生和转移有关,可作为重要的诊断和预后生物标志物。靶向 m6A 修饰的治疗策略具有前景,但仍面临挑战。未来研究应聚焦于阐明 m6A 修饰在胃癌中的精确分子机制,鉴定和验证可靠的生物标志物,开发更有效的抑制剂或激活剂,并开展严格的临床试验,以推动胃癌精准治疗的发展。