多组学分析揭示METTL1介导的tRNA m7G修饰-TRADD轴驱动乳腺癌脑转移

《Breast Cancer Research》：Multi-omics analyses uncover METTL1-mediated tRNA m7G modification–TRADD axis driving breast cancer brain metastasis

　　

摘要

背景

乳腺癌（BC）脑转移（BCBrM）患者的生存率极低。N(7)-甲基鸟苷（m7G）修饰已逐渐被视为肿瘤转移的重要调控因子。本研究旨在探讨m7G在BCBrM中的潜在作用。

方法

单细胞RNA测序（scRNA-seq）和RNA-seq数据集来源于GEO数据库。我们进行了肿瘤免疫调控、生存分析及METTL1功能研究。采用m7G tRNA还原和切割测序（Trac-seq）技术探索m7G tRNA修饰水平。进行翻译效率分析和整合密码子使用分析以鉴定下游翻译靶标，随后进行体内拯救实验。

结果

scRNA-seq结果显示，在BC和BCBrM样本的9种细胞类型中，m7G评分和m7G相关基因表达存在异质性。m7G高评分组与免疫抑制特征相关。与BC样本相比，BCBrM样本中m7G评分更高，并伴随独特的免疫相关转录组特征。在m7G相关基因中，METTL1与免疫细胞丰度、免疫评分和免疫检查点显著相关。生存曲线显示，低m7G评分、METTL1、NUDT1和NCBP2低表达以及IFIT5高表达与脑转移无病生存期改善相关。其中，仅METTL1表达在BCBrM中持续上调，在肿瘤与癌旁组织间差异表达，且在TCGA队列中具有预后意义。GSVA和GSEA分析揭示，BCBrM样本中METTL1低表达组富集免疫相关通路。细胞实验证实METTL1在体外促进BCBrM细胞侵袭。Trac-seq谱图描绘了BC细胞中METTL1介导的m7G tRNA甲基化组。整合翻译效率分析揭示，METTL1介导的tRNA m7G修饰重编程了MAPK通路相关基因的翻译。其中，TRADD的翻译效率增加最为显著。密码子突变和敲低实验证实，METTL1通过m7G依赖性翻译调控增强TRADD表达。体内拯救实验表明，药理学抑制METTL1可抑制脑转移，而强制过表达TRADD可部分逆转该效应。机制上，METTL1通过tRNA m7G依赖性翻译调控促进TRADD翻译，从而促进BCBrM。

结论

m7G修饰与BCBrM及免疫相关分子特征密切相关，METTL1通过重编程tRNA m7G修饰并增强TRADD翻译促进BCBrM，这为BCBrM的靶向治疗提供了新的见解。

图形摘要

背景

乳腺癌（BC）脑转移（BCBrM）患者的生存率极低。N(7)-甲基鸟苷（m7G）修饰已逐渐被视为肿瘤转移的重要调控因子。本研究旨在探讨m7G在BCBrM中的潜在作用。

方法

单细胞RNA测序（scRNA-seq）和RNA-seq数据集来源于GEO数据库。我们进行了肿瘤免疫调控、生存分析及METTL1功能研究。采用m7G tRNA还原和切割测序（Trac-seq）技术探索m7G tRNA修饰水平。进行翻译效率分析和整合密码子使用分析以鉴定下游翻译靶标，随后进行体内拯救实验。

结果

scRNA-seq结果显示，在BC和BCBrM样本的9种细胞类型中，m7G评分和m7G相关基因表达存在异质性。m7G高评分组与免疫抑制特征相关。与BC样本相比，BCBrM样本中m7G评分更高，并伴随独特的免疫相关转录组特征。在m7G相关基因中，METTL1与免疫细胞丰度、免疫评分和免疫检查点显著相关。生存曲线显示，低m7G评分、METTL1、NUDT1和NCBP2低表达以及IFIT5高表达与脑转移无病生存期改善相关。其中，仅METTL1表达在BCBrM中持续上调，在肿瘤与癌旁组织间差异表达，且在TCGA队列中具有预后意义。GSVA和GSEA分析揭示，BCBrM样本中METTL1低表达组富集免疫相关通路。细胞实验证实METTL1在体外促进BCBrM细胞侵袭。Trac-seq谱图描绘了BC细胞中METTL1介导的m7G tRNA甲基化组。整合翻译效率分析揭示，METTL1介导的tRNA m7G修饰重编程了MAPK通路相关基因的翻译。其中，TRADD的翻译效率增加最为显著。密码子突变和敲低实验证实，METTL1通过m7G依赖性翻译调控增强TRADD表达。体内拯救实验表明，药理学抑制METTL1可抑制脑转移，而强制过表达TRADD可部分逆转该效应。机制上，METTL1通过tRNA m7G依赖性翻译调控促进TRADD翻译，从而促进BCBrM。

结论

m7G修饰与BCBrM及免疫相关分子特征密切相关，METTL1通过重编程tRNA m7G修饰并增强TRADD翻译促进BCBrM，这为BCBrM的靶向治疗提供了新的见解。

图形摘要