由m6A甲基化修饰的CUX1通过PI3K/AKT/mTOR信号通路促进良性前列腺增生

《The International Journal of Biochemistry & Cell Biology》：CUX1 modified by m6A methylation drives benign prostatic hyperplasia via the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway

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  METTL16和CUX1在良性前列腺增生（BPH）组织和细胞中显著过表达。
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  CUX1通过转录激活PIK3CA来促进PI3K/AKT/mTOR信号通路。
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  CUX1下调可抑制BPH细胞的增殖并促进凋亡。
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  METTL16通过m6A修饰增强CUX1 mRNA的稳定性，并促进BPH的进展。

引言

影响中老年男性的最常见泌尿系统疾病之一是良性前列腺增生（BPH），其发病率随年龄增长而显著上升（Foo, 2019）。流行病学数据显示，60岁以上的男性中有超过50%患有某种程度的BPH，而在80岁以上的男性中这一比例高达约80%（Miernik和Gratzke, 2020）。BPH的主要病理特征是前列腺上皮细胞和基质细胞的异常增殖，导致前列腺肿大以及下尿路症状（LUTS），如尿频、尿急、夜尿增多和排尿困难，这些症状严重影响了患者的生活质量（Lokeshwar等, 2019）。

目前，BPH的治疗方案包括α-肾上腺素受体拮抗剂和5α-还原酶抑制剂等药物治疗方法，以及一系列微创或外科干预措施。然而，这些治疗方法常常伴有多种不良反应，进一步影响了患者的依从性和整体生活质量（Nickel, 2006）。

BPH的发病机制是多因素的，尚未完全明了。普遍认为，激素失衡——特别是二氢睾酮（DHT）的升高——通过激活雄激素受体（AR）在BPH中起关键作用（Tong和Zhou, 2020）。炎症反应也与此有关；例如，白细胞介素-1受体拮抗剂（IL-1RA）已被证明可驱动AR的激活并刺激基底前列腺干细胞（bPSCs）的增殖和分化（Cooper等, 2024）。此外，生长因子信号传导的失调（Li等, 2024）和氧化应激也促进了BPH的进展。

PI3K/AKT/mTOR信号通路是一个经典的级联反应，调控细胞生长、增殖、代谢和存活。在BPH组织中，该通路异常激活，并与前列腺体积呈正相关（Sreenivasulu等, 2020）。生长因子受体介导的磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）的激活会产生PIP3，从而启动信号传导。PIP3随后将PDK1和AKT（也称为蛋白激酶B）带到细胞膜上，在那里AKT被磷酸化并激活。激活的AKT会进一步磷酸化多个下游靶标，包括mTOR复合体，从而促进蛋白质合成、代谢重编程和细胞周期进展。根据近期研究（Sreenivasulu等, 2020; Liu等, 2024），BPH患者的前列腺体积和更严重的症状与PI3K/AKT/mTOR通路的激活呈正相关。然而，导致BPH中该通路持续激活的上游分子机制尚未明确，这为寻找治疗靶点提供了新的机会。

近年来，RNA表观遗传学领域取得了显著进展，尤其是在N⁶-甲基腺苷（m⁶A）修饰方面（Oerum等, 2021）。转录、剪接、核输出、稳定性、翻译以及RNA代谢的其他方面都受到m⁶A的调控，m⁶A是真核生物mRNA中最常见的内部化学修饰（Bu等, 2024）。这种动态且可逆的修饰由三类调节蛋白协调：“写入器”（如METTL3、METTL14、METTL16），它们催化m⁶A的添加（Oerum等, 2021）；“擦除器”（如FTO、ALKBH5），它们去除m⁶A标记；以及“读取器”（如YTHDF家族、IGF2BP家族），它们解读这种修饰以调节RNA的命运，要么促进降解，要么增强稳定性（Wei, 2024）。异常的m⁶A调控与多种人类疾病有关，包括癌症进展（Ma等, 2019）、免疫调节（Zhang等, 2019）和心血管疾病（Qin等, 2020）。然而，尽管m⁶A在控制细胞增殖中起着重要作用，但其在本质增生性疾病（如BPH）中的作用仍需进一步探索。

Cut-like同源框1（CUX1）是一种高度保守的同源框转录因子，调控细胞增殖、迁移和侵袭（Hulea和Nepveu, 2012）。越来越多的证据表明，CUX1通过激活PI3K/AKT等通路促进细胞增殖和转移，并在多种疾病模型中抑制凋亡（Ripka等, 2010; Yue等, 2024）。迄今为止，尚无研究阐明CUX1是否参与BPH的发展，或其表达是否受m⁶A甲基化的调节。

在本研究中，我们整合了BPH的转录组数据和m⁶A甲基组数据，以鉴定关键受m⁶A调控的靶基因。我们发现，METTL16介导的m⁶A修饰增加了CUX1 mRNA的稳定性，进而提高了PIK3CA的转录，触发了PI3K/AKT/mTOR信号通路，并促进了BPH细胞的生长。这些结果为BPH的表观遗传调控提供了新的视角，并指出了可能的基于RNA甲基化的治疗靶点。

部分摘要

数据来源和处理

转录组数据（GSE132714；正常前列腺样本：n = 4；BPH样本：n = 18）来源于基因表达组（GEO）数据库。相应的临床分期信息从相关的GEO元数据中提取。所有原始数据在下游分析前进行了标准化。

生物信息学分析

使用R语言中的“limma”包对GSE132714进行了差异基因表达分析。显著性阈值设为|log₂FC> > 0.4且调整后的p值（FDR）< 0.05的基因被视为差异表达基因。

METTL16和CUX1在BPH组织中上调且呈正相关

我们首先使用转录组数据集GSE132714来研究BPH中重要调控基因的表达变化。根据|log2FC> > 0.4和调整后的p值（FDR）< 0.05的阈值，共鉴定出346个差异表达基因（DEGs），其中212个上调基因，134个下调基因（补充图1 A）。在这些差异表达基因中，METTL16在BPH中的表达水平显著升高。

讨论

近年来，越来越多的研究表明表观遗传调控参与了良性前列腺增生（BPH）的发展和进展，包括DNA甲基化和组蛋白修饰等机制（Liu等, 2020）。作为近年来备受关注的RNA表观遗传修饰方式，m6A甲基化通过调控RNA的稳定性、翻译和降解在多种疾病中起着重要作用（Xie等, 2026）。

结论

本研究发现，METTL16通过m⁶A甲基化增强了CUX1 mRNA的稳定性，从而激活了PI3K/AKT/mTOR信号通路，并促进了BPH细胞的增殖。除了扩展了我们对BPH病理生理学的认识外，这些发现还为基于RNA表观遗传学的BPH治疗方法提供了理论基础。

资助声明

本研究未获得来自公共、商业或非营利部门的任何特定资助。

临床试验编号

不适用。

伦理声明

该研究获得了衢州市人民医院医学伦理审查委员会的批准（批准编号：2026–156）。所有程序均遵循《赫尔辛基宣言》进行。研究严格保护了患者的敏感个人信息。

CRediT作者贡献声明

Feng Ye：概念构建、数据管理、数据分析、资源安排、软件使用、初稿撰写、审稿和编辑。Jianyong Zhu：概念构建、数据管理、方法论设计、项目监督、验证、初稿撰写、审稿和编辑。Zhangming Lei：数据分析、方法论设计、项目监督、可视化展示、初稿撰写、审稿和编辑。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的报告。

Feng Ye|Jianyong Zhu|Zhangming Lei