纯生信分析套路 综述|癌症中m6A与非编码RNA之间相互作用新见
说起国自然研究新宠儿“m6A甲基化修饰”，想必大家都不陌生，m6A甲基化是包括mRNA和ncRNA（即非编码RNA，包括miRNA，rRNA，circRNA和lncRNA等）在内的所有RNA最普遍的表观遗传修饰。越来越多的证据表明，m6A甲基化修饰在各种生理和病理过程中都起着至关重要的作用。今天就向大家分享一篇发表在Molecular Cancer（IF：15.302）杂志上的关于m6A与ncRNA在癌症中相互作用的综述文章。
Part 1.初识m6A甲基化真面目
m6A，又称N6-甲基腺苷，指腺嘌呤的第6位氮原子（N）发生了甲基化修饰，通过甲基化酶复合物对甲基进行“书写”(Writer)、“擦除”(Eraser)或“阅读”(Reader)，进而对RNA发挥调控作用。
m6A甲基化的分子组成—甲基化酶复合物
1) 甲基化转移酶(methyltransferase)：被称为“编码器”(Writer)，主要包括METTL3、METTL14、WTAP、KIAA1429、METL16、RBM15 / 15B等；
2)去甲基化酶(demethylase)：被称为“消码器”(Eraser)，主要包括FTO、ALKBH5等；
3) m6A识别因子(recognition factors): 被称为“读码器”(Reader)，主要包括YTHDC1/2、YTHDF1/2/3、HNRNP、eIF3、IGF2BP1 / 2/3等。
图1.m6A甲基化修饰示意图：m6A甲基化是一个动态可逆的过程，由“Writer”、“Eraser”、“Reader”三者共同完成。
Part 2.m6A甲基化修饰miRNA
miRNA的失调参与多种生物学行为，如小鼠胎儿发育，免疫应答，炎症反应和致癌等，研究表明，m6A甲基化可以修饰参与多种miRNA的成熟，参与该过程的主要是甲基化转移酶METTL3和METTL14等：
①METTL3促进miR-25-3p成熟，miR-25-3p在胰腺导管腺癌（PDAC）中起关键作用；
②METTL3增强pri-miR-221 / 222与DGCR8的结合，而DGCR8参与了膀胱癌的增殖；
③METTL3促进pri-miR-1246的成熟从而促进结直肠癌（CRC）的转移；
④METTL3加速miR-143-3p的成熟，导致METTL3 / miR-143-3p / vasohibin-1轴的形成，有利于肺癌的转移；
⑤METTL3通过修饰多个miRNA（miR-106b，miR-18a / b，miR-3607，miR-423，miR-30a，miR-320b/d /e）影响砷诱导的癌变；
⑥METTL14促进pri-miR-126的成熟，从而可以抑制肝癌（HCC）的侵袭和转移。
图2. m6A甲基化修饰miRNA：调节胰腺导管腺癌，肺癌，肝癌，膀胱癌和结直肠癌等癌症的发生和转移
Part 3.m6A甲基化修饰lncRNA
lncRNA一般指长度大于 200 个核苷酸的非编码 RNA，可在癌症中被m6A甲基化修饰，参与该过程的主要是甲基化转移酶METTL3、METTL14，去甲基化酶ALKBH5，m6A识别因子YTHDF1、IGF2BP2等：
①MALAT1是首个被发现与肺癌相关的lncRNA，METTL3可以调节MALAT1-miR-1914-3p-YAP轴来诱导非小细胞肺癌的耐药和转移，还可以通过MALAT1/miR-145/FAK途径加重梗阻性肾病的肾纤维化；
②METTL3上调LINC00958，并使miR-3619-5p海绵化而促进HCC细胞的迁移和侵袭；
③METTL3家族成员FAM225A充当海绵miR-590-3p / miR-1275的ceRNA和上调ITGB3来促进鼻咽癌（NPC）的发生和转移；
④METTL3/14通过上调DKK1的lncRNA激活调节剂（LNCAROD）来增强头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的迁移；
⑤METTL3介导lncRNA RP11通过Zeb1的上调增强CRC迁移和侵袭，而
METTL14增加lncRNA XIST的m6A水平，抑制CRC的增殖和转移；
⑥ALKBH5通过维持FOXM1表达和细胞增殖程序来维持胶质母细胞瘤类干细胞（GSCs）的致瘤性，lncRNA FOXM1-AS可促进ALKBH5与FOXM1之间的相互作用；
⑦ALKBH5通过减少lncRNA NEAT1的甲基化来促进胃癌（GC）的侵袭和转移。
⑧YTHDF1与LINC00278相互作用可抑制食管鳞状细胞癌（ESCC）转移，而ALKBH5则促进ESCC转移；
⑨IGF2BP2作为m6A读取器调节LncRNA DANCR，有利于胰腺癌的致癌性。
图3. m6A甲基化修饰lncRNA：参与多种癌症的肿瘤发生和转移，包括GSC，HNSCC，NPC，ESCC，肺癌，GC，HCC，胰腺癌和CRC
Part 4. m6A甲基化修饰circRNA
circRNA一般指环状RNA。环状RNA（circRNA）是一类特殊的非编码RNA分子（在活体中有时也有表达），也是RNA领域最新的研究热点。
circRNA在蛋白质翻译中起着至关重要的作用：METTL3和YTHDC1与环状RNA锌指蛋白609（circ-ZNF609）的代谢有关，并促进其生成，circ-ZNF609促进蛋白翻译和成肌细胞增殖；核糖体-circRNAs的“迷你基因”可以促进果蝇头部的蛋白翻译；
m6A甲基化会影响cricRNAs的蛋白质翻译：m6A基序在circRNA中富集，单个m6A位点被认为是启动circRNA翻译的触发器。m6A调控因子METTL3/14、FTO、YTHDF3和起始因子eIF4G2参与了m6A驱动的蛋白翻译。哺乳动物细胞可以识别circRNAs上的m6A修饰，通过抑制免疫基因激活和佐剂活性来抑制先天免疫。
circRNA的失调与多种癌症进展相关：circNSUN2的m6A甲基化修饰可促进细胞质输出并稳定HMGA2，从而促进结直肠肝转移；circPVRL3的m6A甲基化修饰可促进胃癌细胞的增殖和迁移。
表1：m6A甲基化修饰癌症中的ncRNA
Part 5. ncRNA调节癌症中的m6A甲基化
非编码RNA（ncRNA）具有影响涉及多个生物学过程m6A水平的能力。
miRNA调节癌症中的m 6 A甲基化：
①miR-33a通过靶向METTL3 mRNA抑制NSCLC细胞的增殖；
②miR-600抑制METTL3的表达并逆转了METTL3对NSCLC进展的积极作用；
③miRNA let-7g通过靶向3'UTR下调METTL3表达，加速乳腺癌细胞的增殖；
④miR-1266通过直接靶向FTO促进CRC的发生和发展；
⑤miR-145通过靶向YTHDF2来抑制HCC的增殖；
⑥miR-488是一种通过靶向eIF3a发挥作用的抑癌miRNA，还参与NSCLC细胞中eIF3a介导的顺铂耐药性；
⑦miR-141通过形成miR-141 / IGF2BP2 / P13K / Akt轴来抑制胰腺癌的增殖。
lncRNAs调节癌症中的m 6 A甲基化：
①lncRNA LINC00470与METTL3相互作用促进PTEN mRNA降解，从而促进GC进程；
②lncRNA miR503HG通过调节肝细胞癌中的HNRNPA2B1 /NF-κB途径来抑制肿瘤转移；
③lncRNA LINC01234与HNRNPA2B1相互作用，促进NSCLC中的细胞增殖并抑制细胞凋亡；
④lncRNA LIN28B-AS1与IGF2BP1相互作用，促进肺腺癌（LUAD）的增殖和转移；
⑤lncRNA LINRIS可稳定IGF2BP2并促进CRC增殖；
⑥lncRNA GAS5-AS1与ALKBH5相互作用调节GAS5的表达抑制子宫颈癌（CC）细胞的增殖，迁移和侵袭；
⑦lncRNA GAS5可以抑制YAP介导的YTHDF3，从而抑制CRC的增殖；
⑧lncRNA GATA3-AS增强KIAA1429和GATA3 pre-mRNA之间的相互作用，促进肝癌的进展。
表2：ncRNA调节癌症中的m6A甲基化
Part 6. m6A甲基化在癌症中的临床应用
m6A甲基化是癌症诊断和预后的新生物标记
①METTL3，YTHDC2和HNRNPC用于预测HNSCC患者的预后；
②METTL3/FTO上调或YTHDF2和METTL14下调可能预示GC、CRC和HCC的生存率较差；
③METTL14低表达与肿瘤分化、临床分期、微血管浸润有关；
④ALKBH5或FTO下调预示肺癌和HCC预后不佳；
⑤IGF2BP2被认为是胰腺癌，食管胃交界腺癌和CRC的预后标记物。
m6A甲基化参与耐药性和癌症治疗
①METTL3稳定YAP和ARHGAP5，诱导NSCLC和胃癌顺铂耐药；
②HNRNPA2B1在他莫昔芬耐药乳腺癌中过表达，降低他莫昔芬的敏感性；
③METTL3、METTL14、FTO、YTHDF2在急性髓性白血病（AML）中过表达，FTO抑制剂（FB23）及其衍生物（FB23-2）通过靶向FTO促进AML中的髓样分化和凋亡；
④m6A甲基化参与胃癌的肿瘤微环境和TME浸润特征评估；
⑤YTHDF2与炎症浸润，血管重建和远处转移相关，并预示肝癌的不良预后。
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结语
越来越多的研究关注于m6A甲基化如何改变ncRNA的稳定性、剪接和翻译，或ncRNA如何在癌症中调控m6A。m6A甲基化与ncRNA的相互作用可影响肿瘤细胞增殖、侵袭和转移等不同的生命活动。就m6A甲基化的临床应用而言，可作为癌症诊断、预后和治疗的潜在靶点。然而，m6A甲基化与ncRNA之间的特异性结合位点还需要进一步研究。
无论是对于正在为写标书申基金发愁的老师们，还是正在为毕业课题发愁的研究生们来说，相信这篇综述都能够帮助你更好的理解m6A甲基化与ncRNA之间的相互作用，为你的课题添光加彩，感兴趣的小伙伴们赶快阅读起来吧！
